Une nouvelle découverte par des chercheurs de l'Université de l'Oklahoma et de l'Université d'État de Caroline du Nord montre une percée dans l'accélération du processus de synthèse des nanostructures d'oxyde de métal de transition. Ce qui prenait autrefois des jours peut maintenant être accompli instantanément.

Après avoir utilisé avec succès une flamme enrichie en oxygène pour synthétiser des nanomatériaux courants, comme les nanotubes de carbone, nanofibres et fullerènes, Le professeur Wilson Merchán-Merchán du Collège d'ingénierie de l'OU et son équipe ont mené des expériences en utilisant la même méthode pour créer une nouvelle forme de nanostructures. Au lieu de synthétiser les nanomatériaux de carbone, ils ont découvert une méthode de création de TMO 1D et 3D possédant des propriétés électroniques et mécaniques distinctives.

Avec une subvention pluriannuelle de la National Science Foundation, Merchán-Merchán et ses chercheurs affiliés exposent des métaux de transition en vrac aux parties les plus chaudes d'une flamme enrichie en oxygène. De cette réaction, des nanostructures d'oxyde de métal de transition à forte demande sont synthétisées instantanément, y compris les nanotiges, canaux creux et nanofils et plaquettes hybrides.

Une croissance peu coûteuse et rapide des TMO signifie une meilleure chance de synthèse à grande échelle et d'une éventuelle utilisation commune sur le marché. Le potentiel d'augmentation de l'offre a conduit à une expérimentation accrue sur la capacité des TMO, et les résultats montrent leur efficacité dans une large gamme d'applications.

"Récemment, les naonostructures TMO unidimensionnelles ont attiré une attention considérable en raison de leurs applications en optique, médecine et électronique, " Merchán-Merchán a dit. " Par exemple, les structures de canaux de la taille d'un micron avec une épaisseur de paroi nanométrique contiennent des éléments minces, cavités prismatiques et complètement creuses qui peuvent être utilisées dans des applications médicales pour l'administration de médicaments."

Plus récemment, cette équipe de recherche a recouvert la surface des panneaux solaires de l'une de leurs nanotiges d'oxyde de tungstène formées à la flamme. Le résultat a été une augmentation de 5 pour cent de l'efficacité du panneau solaire, un gain important compte tenu de l'efficacité notoirement faible des panneaux solaires de 15 à 20 pour cent.

Avec des applications infinies et un nouvel horizon de possibilités, Les recherches de Merchán-Merchán sur les TMO en sont encore à leurs balbutiements.

"La forme distincte et la composition chimique des nanostructures formées à la flamme peuvent changer la façon dont de nombreux produits sont conçus, " a déclaré Merchán-Merchán.

"Nos prochaines étapes consistent à étendre l'application des TMO à l'aide de flammes, sur une variété de marchés allant des panneaux solaires aux électrodes pour pénétrer les tissus biologiques pour l'administration de médicaments et aux électrodes dans les batteries lithium-ion.