Un outil révolutionnaire créé par des scientifiques de l'Université de Sheffield a permis aux chercheurs d'analyser des appareils de taille nanométrique sans les détruire pour la première fois, ouvrant la porte à une nouvelle vague de technologies.
L'appareil de résonance magnétique nucléaire - développé par le Département de physique et d'astronomie de l'Université - permettra de nouveaux développements et de nouvelles applications pour la nanotechnologie qui est de plus en plus utilisée dans la récolte de l'énergie solaire, l'informatique, développements de la communication et aussi dans le domaine médical.
Les scientifiques peuvent désormais analyser les nanostructures à un niveau de détail sans précédent sans détruire les matériaux dans le processus, une limitation à laquelle les chercheurs du monde entier étaient confrontés avant la percée des experts de Sheffield.
Dr Alexandre Tartakovskii, qui a dirigé une équipe de chercheurs, a déclaré:"Nous avons développé un nouvel outil important pour l'analyse microscopique des nanostructures. Les très petites quantités de matière utilisées dans les nanostructures - le comportement des électrons et des photons - sont régies par de nouveaux effets quantiques, très différent de ce qui se passe dans les matériaux en vrac.
« Le développement nécessite une analyse structurelle minutieuse, afin de comprendre comment se forment les nanostructures, et comment nous pouvons les construire pour améliorer et contrôler leurs propriétés utiles. Méthodes d'analyse structurelle existantes, clé pour la recherche et le développement de nouveaux matériaux, sont invasives :une nanostructure serait irréversiblement détruite au cours de l'expérimentation, et, par conséquent, le lien important entre les propriétés structurelles et électroniques ou photoniques serait généralement perdu. Cette limitation est maintenant surmontée par nos nouvelles techniques, qui reposent sur un sondage par résonance magnétique nucléaire (RMN) intrinsèquement non invasif."
Les résultats ouvrent une nouvelle voie de la nano-ingénierie, une caractérisation complète d'un nouveau matériau et d'un nouveau nano-dispositif semi-conducteur sans les détruire, ce qui signifie davantage de processus de recherche et développement et de fabrication de dispositifs.
Le Dr Tarakovskii a ajouté :« Nous avons développé de nouvelles techniques qui ont permis une sensibilité et une amélioration sans précédent du signal RMN dans les nanostructures. Les nanostructures particulières d'intérêt pour notre recherche sont les points quantiques semi-conducteurs, qui font l'objet de nombreuses recherches pour leurs applications photoniques prometteuses, et le potentiel d'utilisation dans un nouveau type de matériel informatique utilisant la logique quantique.
« Le résultat de nos expériences était assez inattendu et a changé notre compréhension de l'architecture de ces nanomatériaux :nous avons appris de nouvelles informations sur la composition chimique des points quantiques, et aussi comment l'alignement des atomes à l'intérieur des points s'écarte de celui d'un cristal parfait. Surtout, de nombreuses autres mesures des propriétés optiques et magnétiques peuvent être effectuées sur les mêmes points quantiques qui ont subi le sondage RMN. »
Le développement des nouvelles techniques et tous les travaux expérimentaux ont été réalisés par le Dr Evgeny Chekhovich dans le groupe du Dr Alexander Tartakovskii au Département de physique et d'astronomie de Sheffield. Les échantillons de points quantiques utilisés dans ce travail ont également été fabriqués à Sheffield, dans l'installation nationale EPSRC pour la technologie des semi-conducteurs III-V.
