Les nanocristaux produits par voie humide deviennent de plus en plus puissants. Ils sont déjà utilisés dans l'éclairage de fond de la dernière génération d'écrans plats. À l'avenir, ils seront de plus en plus utilisés comme éléments actifs, qui produisent une plus grande brillance des couleurs. Ils sont également utilisés dans d'autres domaines d'application, par exemple., pour le diagnostic médical et le traitement. Aujourd'hui, un groupe de recherche autour du Dr Christian Klinke de l'Université de Hambourg a réussi à prouver les effets de spin électronique dans de telles nanoplaquettes. De cette façon, des transistors et des puces informatiques plus rentables et plus puissants avec une consommation d'énergie plus faible sont envisageables à l'avenir. Les matériaux bidimensionnels sont également avantageux car ils peuvent être produits à peu de frais et à grande échelle dans un laboratoire de chimie et sont néanmoins de la plus haute qualité, comme montré maintenant.
Le groupe autour du Dr Christian Klinke se concentre sur la synthèse et la caractérisation de nanocristaux semi-conducteurs bidimensionnels. Les nanoplaquettes sont réglables dans leur structure, mais aussi dans leurs propriétés optiques et électriques (par effets de mécanique quantique). Cela les rend intéressants pour une application dans les cellules solaires et les circuits informatiques.
Contrairement aux appareils classiques qui fonctionnent sur la base du mouvement des électrons, Les composants spintroniques fonctionnent sur la base de l'orientation de spin des électrons. Lorsque la lumière traverse des éléments optiques spéciaux, il peut devenir polarisé circulairement, je. e. la lumière reçoit un couple. Par l'éclairage avec une lumière polarisée circulaire, il est possible d'aligner des charges électriques par rapport à leur spin (couple) dans des matériaux semi-conducteurs et de les convertir en courant électrique sans appliquer de tension. Les recherches sur le courant généré fournissent des informations sur les propriétés dépendantes du spin du cristal.
Les chercheurs ont maintenant réussi à démontrer cet effet dit Rashba dans des nanoplaquettes de sulfure de plomb bidimensionnelles. Il est particulièrement intéressant car cet effet n'est normalement pas observé en raison de la symétrie cristalline élevée des nanoplaquettes. Ce n'est que sous l'influence d'un champ électrique effectif que la symétrie est rompue et qu'un courant peut être mesuré. En faisant varier l'épaisseur de couche des nanoplaquettes, le caractère de la lumière utilisée, et l'intensité des champs électriques, l'effet pourrait être contrôlé. Cela permet d'adapter spécifiquement les conditions aux applications visées, qui permet la manipulation externe du spin électronique. Les observations expérimentales ont été appuyées par des simulations de la structure électronique des matériaux par le groupe du professeur Carmen Herrmann de l'Université de Hambourg.
"Les résultats sont particulièrement précieux car il a été démontré pour la première fois que les effets de base du transport de spin électrique sont également possibles dans les nanomatériaux générés chimiquement par voie humide, " dit Christian Klinke. " Cela laisse espérer que d'autres phénomènes intéressants peuvent également être observés dans ces matériaux, qui contribueront à améliorer notre compréhension de leurs propriétés. » Ces nouvelles connaissances, qui sont décrits en détail dans le journal Communication Nature , apporter une contribution décisive à nos connaissances sur les propriétés optoélectroniques des nanostructures sur mesure. Ils servent de base à la poursuite de l'étude des systèmes bidimensionnels utiles et de leur application dans le domaine des énergies régénératives, informatique, et catalyse.
La nanotechnologie est une technologie clé du 21e siècle. Les matériaux d'une taille de quelques nanomètres seulement (un millionième de millimètre) ont des optiques particulières, magnétique, propriétés électriques et photoélectriques. Ils peuvent être utilisés dans des diodes électroluminescentes efficaces, cellules solaires, nouveaux capteurs, photodétecteurs, transistors souples, et des puces informatiques performantes ainsi que dans les domaines biologiques et médicaux. La compréhension des propriétés opto-électriques des nanostructures et leur contrôle précis permet leur utilisation en électronique semi-conductrice à l'interface des systèmes optiques et électromagnétiques, ce qui peut conduire à de nouveaux processeurs hautes performances et économes en énergie.
