Des chercheurs du laboratoire national d'Oak Ridge du ministère de l'Énergie ont signalé des progrès dans la fabrication de matériaux avancés à l'échelle nanométrique. L'auto-assemblage spontané de nanostructures composées de plusieurs éléments ouvre la voie à des matériaux qui pourraient améliorer une gamme de technologies et de dispositifs de stockage de données écoénergétiques.

Amit Goyal, chercheur à la Division des sciences et technologies des matériaux de l'ORNL, a dirigé l'effort, combiner des études théoriques et expérimentales pour comprendre et contrôler l'auto-assemblage de nanopointes et nanotiges isolantes d'oxyde de baryum et de zirconium au sein de films supraconducteurs d'oxyde de baryum-cuivre.

« Nous avons découvert qu'un champ de contrainte qui se développe autour des nanopoints et des nanotiges intégrés est une force motrice clé dans l'auto-assemblage, " dit Goyal, un Corporate Fellow UT-Battelle. "En ajustant le champ de contrainte, les nanodéfauts se sont auto-assemblés dans le film supraconducteur et comprenaient des défauts alignés dans les directions verticale et horizontale."

L'assemblage contrôlé au sein du matériau supraconducteur a permis d'améliorer considérablement les propriétés, Goyal a dit, incluant une réduction marquée de l'anisotropie du matériau, ou dépendance directionnelle, souhaité pour de nombreux à grande échelle, applications de supraconductivité à haute température.

L'ajustement de contrainte démontré par l'équipe a des implications dans la fabrication à l'échelle nanométrique de produits contrôlés, nanostructures auto-assemblées d'éléments multiples, avec des propriétés adaptées à une gamme d'applications électriques et électroniques, y compris les multiferroïques, magnétoélectrique, thermoélectrique, photovoltaïque, stockage d'informations à ultra-haute densité et supraconducteurs à haute température.

"De tels films nanocomposites avec une composition globale différente, concentration, la taille des caractéristiques et l'ordre spatial peuvent produire un certain nombre de propriétés nouvelles et sans précédent qui ne sont pas présentées dans des matériaux ou des phases individuels comprenant les films composites, " a déclaré Goyal.

La recherche est rapportée aujourd'hui dans le journal Matériaux fonctionnels avancés .