Des chercheurs de l'Université de Californie, La San Diego Jacobs School of Engineering a développé une technique qui permet aux nanocristaux métalliques de s'auto-assembler en plus gros, des matériaux complexes pour les antennes et les lentilles de nouvelle génération. Les nanocristaux métalliques sont en forme de cube et, comme des briques ou des blocs Tetris, s'organisent spontanément en structures à plus grande échelle avec des orientations précises les unes par rapport aux autres. Leurs conclusions ont été publiées en ligne le 10 juin dans la revue Nature Nanotechnologie.

Cette recherche s'inscrit dans le nouveau domaine de la nanoplasmonique, où les chercheurs développent des matériaux capables de manipuler la lumière en utilisant des structures plus petites que la longueur d'onde de la lumière elle-même. Les nanocubes utilisés dans cette étude étaient inférieurs à 0,1 micron; par comparaison, la largeur d'un cheveu humain est de 100 microns. Une orientation précise est nécessaire pour que les cubes puissent confiner la lumière (pour une antenne nanométrique) ou focaliser la lumière (pour une lentille nanométrique) à différentes longueurs d'onde.

"Nos résultats pourraient avoir des implications importantes dans le développement de nouveaux capteurs optiques chimiques et biologiques, où la lumière interagit avec les molécules, et dans les circuits optiques, où la lumière peut être utilisée pour fournir des informations, " a déclaré Andrea Tao, professeur au département de nano-ingénierie de la Jacobs School. Tao a collaboré avec le professeur de nano-ingénierie Gaurav Arya et le chercheur post-doctoral Bo Gao.

Pour construire des objets comme des antennes et des lentilles, L'équipe de Tao utilise des nanocristaux métalliques synthétisés chimiquement. Les nanocristaux peuvent être synthétisés sous différentes formes pour construire ces structures; dans cette étude, L'équipe de Tao a créé de minuscules cubes composés d'argent cristallin qui peuvent confiner la lumière lorsqu'ils sont organisés en groupes de plusieurs particules. Confiner la lumière dans des volumes ultra-petits pourrait permettre des capteurs optiques extrêmement sensibles et qui pourraient permettre aux chercheurs de surveiller comment une seule molécule se déplace, réagit, et change avec le temps.

Pour contrôler l'organisation des cubes, Tao et ses collègues ont développé une méthode pour greffer des chaînes polymères sur les surfaces des cubes d'argent qui modifient la façon dont les cubes interagissent les uns avec les autres. Normalement, lorsque des objets comme des cubes s'empilent, ils s'entassent côte à côte comme des blocs Tetris. À l'aide de simulations, L'équipe de Tao a prédit que le fait de placer de courtes chaînes de polymère sur la surface du cube les ferait s'empiler normalement, tandis que placer de longues chaînes de polymère entraînerait l'empilement des cubes bord à bord. L'approche est simple, robuste, et polyvalent.

En démontrant leur technique, les chercheurs ont créé des films macroscopiques de nanocubes avec ces deux orientations différentes et ont montré que les films réfléchissaient et transmettaient différentes longueurs d'onde de lumière.