Une équipe de recherche de la Case Western Reserve University a découvert que les catalyseurs aurifères en forme de cube, Triangle, ou d'autres structures d'ordre supérieur font croître des nanofils environ deux fois plus vite et deux fois plus longtemps par rapport aux fils développés avec les catalyseurs de forme sphérique plus typiques.

Cette découverte pourrait s'avérer utile à d'autres scientifiques qui cultivent des nanofils pour construire des capteurs suffisamment rapides pour détecter les changements dans les globules rouges et blancs. Ces capteurs pourraient à leur tour aider à identifier diverses formes de cancer dans le corps. Les fils sont si petits - aussi petits qu'un à cinq, 000e de la largeur d'un cheveu humain - ils pourraient également être utilisés pour construire la prochaine génération de puces informatiques "invisibles".

Xuan Gao, professeur adjoint de physique, et R. Mohan Sankaran, professeur agrégé de génie chimique, décrire leur travail dans le journal, "Particules Au à forme contrôlée pour la croissance des nanofils InAs, " publié dans la revue Lettres nano .

Leur équipe de recherche comprenait Pin Ann Lin et Dong Liang, étudiants diplômés de Case Western Reserve, et Samantha Reeves, étudiante à l'école secondaire Hathaway Brown.

Les chercheurs ont testé la croissance en utilisant à la fois les catalyseurs de forme préférentielle et sphérique dans des conditions identiques pour exclure toute erreur dans les comparaisons.

Ils suggèrent que le modèle longtemps accepté de vapeur-liquide-solide, ou VLS, la croissance est incomplète, et que d'autres tests sont nécessaires pour bien comprendre le processus.

Voici pourquoi :les chercheurs ont découvert que les nanofils développés avec le catalyseur triangulaire ont une couche beaucoup plus épaisse d'indium métallique que ne le prédit le modèle de croissance des nanofils VLS.

La découverte suggère une corrélation entre la concentration d'indium et l'amélioration de la croissance. L'équipe a fait la découverte en projetant des électrons sur les nanofils pour libérer des rayons X à haute énergie, un processus appelé spectroscopie à rayons X à dispersion d'énergie. L'amplitude de ces sursauts d'énergie a été utilisée pour déterminer les propriétés chimiques des nanofils.

Pour faire pousser des nanofils, les chercheurs ont combiné des éléments tels que l'indium et l'arsenic, des lignes 4 et 5 du tableau périodique des éléments. Les éléments de ces rangées se lient à la particule d'or pour créer un semi-conducteur qui ne permet ni une grande circulation de courant électrique ni n'empêche grandement sa circulation. C'est ce qu'on appelle la "méthode ascendante" que Gao décrit comme vraiment comme "faire pousser une plante à partir d'une graine".

Les nanofils peuvent également être réalisés "top-down" avec des découpes précises sur un gros morceau de matériau semi-conducteur, le réduisant à une minuscule structure de fils.

L'inconvénient à cela, Sankaran explique, est que de couper des fils plus petits qu'environ 45 nm, qui est la norme actuelle dans les puces informatiques, " est impossible si nous utilisons une machine. Mais si nous devions faire croître les fils à partir de composés chimiques, nous pourrions les rendre aussi petits que 10 nm, ce qui signifie que nous pourrions installer plus de fils dans un espace plus petit pour une plus grande vitesse."

Cependant, la méthode ascendante ne produit que des fils en bottes, contrairement aux grandes structures entrelacées fabriquées à partir de la méthode de coupe descendante. Le défi consiste à combiner des fils cultivés chimiquement de manière à ce qu'ils fonctionnent dans des composants électroniques complexes tels que des puces informatiques ou des capteurs hautement sensibles.

Gao et Sankaran décrivent tous deux leurs efforts de recherche comme véritablement collaboratifs. Sankaran fabrique des catalyseurs de différentes formes pour faire croître les nanofils, et Gao teste les propriétés de ces fils et les connecte à des utilisations possibles sur le terrain.

Ce duo prévoit de continuer à explorer la corrélation entre la forme du catalyseur et d'autres caractéristiques structurelles des fils afin de développer davantage le modèle VLS, et se rapprocher de la mise en œuvre des nanofils dans les nouvelles technologies.