(Phys.org)—En utilisant une nouvelle méthode, les chercheurs peuvent désormais faire croître des nanotubes de carbone semi-conducteurs de structures prédéfinies, ce qui pourrait ouvrir la voie à l'utilisation du carbone dans l'électronique future.

Le cœur de l'industrie informatique est connu sous le nom de « Silicon Valley » pour une raison. Les puces informatiques à circuits intégrés sont fabriquées à partir de silicium depuis les débuts de l'informatique dans les années 1960. Maintenant, grâce à une équipe de chercheurs de l'USC, les nanotubes de carbone pourraient émerger comme un prétendant au trône du silicium.

Les scientifiques et les experts de l'industrie ont longtemps spéculé que les transistors à nanotubes de carbone remplaceraient un jour leurs prédécesseurs au silicium. En 1998, L'Université de Delft a construit les premiers transistors à nanotubes de carbone au monde - les nanotubes de carbone ont le potentiel d'être beaucoup plus petits, plus rapide, et consomment moins d'énergie que les transistors au silicium.

L'une des principales raisons pour lesquelles les nanotubes de carbone ne se trouvent pas dans votre ordinateur en ce moment est qu'ils sont difficiles à fabriquer de manière prévisible. Les scientifiques ont eu du mal à contrôler la fabrication de nanotubes au bon diamètre, type et finalement chiralité, facteurs qui contrôlent les propriétés électriques et mécaniques des nanotubes.

Pensez à la chiralité comme ceci :si vous preniez une feuille de papier de cahier et l'enrouliez directement dans un tube, il aurait une certaine chiralité. Si vous avez enroulé cette même feuille en biais, il aurait une chiralité différente. Dans cet exemple, le papier du cahier représente une feuille d'atomes de carbone en treillis qui sont enroulés pour créer un nanotube.

Une équipe dirigée par le professeur Chongwu Zhou de l'USC Viterbi School of Engineering et Ming Zheng du National Institute of Standards and Technology du Maryland a résolu le problème en inventant un système qui produit systématiquement des nanotubes de carbone d'un diamètre et d'une chiralité prévisibles.

Zhou a travaillé avec les membres de son groupe Jia Liu, Chuan Wang, Bilou Liu, Liang Chen, et Ming Zheng et Xiaomin Tu du National Institute of Standards and Technology du Maryland.

"Contrôler la chiralité des nanotubes de carbone a été un rêve pour de nombreux chercheurs. Maintenant, le rêve est devenu réalité." dit Zhou. L'équipe a déjà breveté son innovation, et ses recherches seront publiées le 13 novembre dans Communication Nature .

Les nanotubes de carbone sont généralement cultivés à l'aide d'un système de dépôt chimique en phase vapeur (CVD) dans lequel un gaz chimiquement lacé est pompé dans une chambre contenant des substrats avec des nanoparticules de catalyseur métallique, sur laquelle poussent les nanotubes. Il est généralement admis que les diamètres des nanotubes sont déterminés par la taille des nanoparticules métalliques catalytiques. Cependant, les tentatives pour contrôler les catalyseurs dans l'espoir d'obtenir une croissance de nanotubes contrôlée par chiralité n'ont pas été couronnées de succès.

L'innovation de l'équipe de l'USC consistait à larguer le catalyseur et à planter à la place des morceaux de nanotubes de carbone qui ont été séparés et présélectionnés en fonction de la chiralité, en utilisant une technique de séparation de nanotubes développée et perfectionnée par Zheng et ses collègues du NIST. En utilisant ces morceaux comme graines, l'équipe a utilisé le dépôt chimique en phase vapeur pour étendre les graines afin d'obtenir des nanotubes beaucoup plus longs, qui se sont avérées avoir la même chiralité que les graines.

Le processus est appelé "clonage de nanotubes". Les prochaines étapes de la recherche seront d'étudier attentivement le mécanisme de la croissance des nanotubes dans ce système, étendre le processus de clonage pour obtenir de grandes quantités de nanotubes contrôlés par chiralité, et d'utiliser ces nanotubes pour des applications électroniques