(a) Photo du FFMP produit sur plaque de quarts et (b)-(d) images au microscope électronique à balayage d'échantillons. Crédit :Université nationale de Yokohama
Des chercheurs de l'Université nationale de Yokohama et de l'Université d'électro-communications au Japon ont développé une technique très efficace pour produire un cristal de fullerène unique, appelé micropilier à ailettes fullerène (FFMP), qui est d'une grande utilité pour l'électronique de nouvelle génération.
Le fullerène est un choix populaire pour développer des technologies non seulement en raison de sa petite taille, il est également très durable et contient des propriétés semi-conductrices, ce qui en fait un bon candidat dans des dispositifs tels que les transistors à effet de champ, cellules solaires, matériaux supraconducteurs, et des capteurs chimiques. Le matériel est utilisé maintenant, cependant, il est difficile à manipuler car le fullerène est nanométrique et se présente généralement sous forme de poudre. Comme solution à ce problème, des cristaux de fullerène unidimensionnels sont produits et utilisés.
"La production de cristaux de fullerène unidimensionnels nécessite des compétences d'experts et prend plusieurs jours avec des méthodes de production typiques. Dans cette étude, nous avons réussi à développer une méthode de fabrication très simple en utilisant un procédé de recuit, " a déclaré le Dr Takahide Oya, Professeur agrégé à l'Université nationale de Yokohama et auteur correspondant de l'étude.
Dans un article publié en Rapports scientifiques en novembre 2020, l'équipe détaille comment ils ont utilisé un petit appareil de chauffage qui a accepté le fullerène et l'a chauffé à une température de 1, 173 Kelvin pendant environ une heure. Le fullerène déposé à l'origine dans l'appareil de chauffage se décristallise sous l'effet de la chaleur et recristallise par la suite lorsque la température est abaissée. Ce processus global, connu sous le nom de recuit, est plus de cinquante fois plus rapide que l'ancienne technique de production de cristaux de fullerène.
« En utilisant notre méthode, la production de masse de cristaux de fullerène unidimensionnels peut être produite en une heure. Les cristaux de fullerène produits que nous avons nommés « micropilier à ailettes de fullerène (FFMP) » ont une structure distinctive, " dit Oya.
(a) Photo du FFMP produit sur plaque de quarts et (b)-(d) images au microscope électronique à balayage d'échantillons. Crédit :Université nationale de Yokohama
L'équipe est également convaincue que les cristaux de fullerène produits dans ce nouveau Un processus de production plus efficace aura des qualités similaires à celles des cristaux de fullerène tels que les nanowhiskers de fullerène produits à l'aide des méthodes plus anciennes.
« FFMP devrait avoir une conductivité électrique et une fonctionnalité de semi-conducteur de type n, " a dit Oya.
Des tests supplémentaires sont nécessaires pour confirmer que le FFMP conserve bien les qualités si utiles à la mise en œuvre électronique, mais des résultats positifs pourraient signifier des cellules solaires avec une efficacité beaucoup plus élevée, des circuits extrêmement petits intégrés dans des dispositifs flexibles par exemple.
L'équipe a déjà examiné ce recuit dans différentes conditions environnementales, températures, et le temps de chauffe. Après avoir étudié le processus, l'équipe a désormais pour objectif de caractériser le FFMP dans le cadre d'un composant électrique. "Comme prochaine étape de cette étude, la confirmation et l'obtention de la conductivité électrique et de la fonctionnalité semi-conductrice de type n sont attendues, parce que le fullerène ordinaire a de telles propriétés. En outre, le développement d'un « nano pilier à ailettes de fullerène (FFNP) » en modifiant le processus est également prévu. Nous pensons que les FFMP (ou FFNP) seront utiles pour les transistors à effet de champ, photovoltaïque organique, et ainsi de suite dans un futur proche, " dit Oya.
Ce ne sera pas la première fois qu'Oya et son équipe s'attaquent à des spéciales, matériaux à petite échelle pour une utilisation en électronique.
"Nous avons déjà eu une technique pour fabriquer des nanotubes de carbone, ou CNT—matériau nano-carbone unidimensionnel—papiers composites et fils/textiles composites CNT en tant que matériaux composites CNT uniques, " dit Oya. " Par conséquent, nous développerons des matériaux composites FFMP ainsi que leurs applications. Nous pensons que les composites FFMP utiles (et la combinaison avec les composites CNT) seront utilisés dans notre vie quotidienne dans un avenir proche."
