Les nanofeuillets 2D cultivés sur un nanofil 1D peuvent combiner les avantages des deux dimensionnalités et peuvent permettre de nouvelles fonctions qui ne peuvent pas être obtenues à partir de chacun des composants séparément. Crédit :Chun Li, et al. ©2013 Société chimique américaine
(Phys.org) —En faisant croître des nanofeuillets 2D le long de la surface d'un nanofil 1D, les scientifiques ont synthétisé une nouvelle hétérostructure à l'échelle nanométrique 3D qu'ils appellent - pour des raisons appropriées - " shish kabobs ". En raison de l'intégration des deux dimensionnalités, les nouvelles structures pourraient avoir une grande variété d'applications, comme pour la conversion de l'énergie solaire, stockage d'Energie, et photonique.
Les scientifiques, Chun Li, et al., à l'Université de Caroline du Nord à Raleigh, Caroline du Nord; et le laboratoire national d'Oak Ridge à Oak Ridge, Tennessee, ont publié un article sur les hétérostructures nanofeuille-nanofil dans un récent numéro de Lettres nano .
Jusque là, la plupart des recherches sur la croissance d'hétérostructures nanométriques se sont concentrées sur la combinaison de matériaux ayant les mêmes dimensions. Les études impliquant la combinaison de matériaux de dimensions différentes sont restées limitées car il est beaucoup plus difficile d'intégrer ces matériaux dans une structure unique en raison de leurs mécanismes de croissance différents.
Cependant, comme l'expliquent les chercheurs ici, l'intégration de matériaux de dimensions différentes est intéressante car elle permet de combiner les avantages des deux matériaux tout en atténuant les inconvénients. Par conséquent, de telles hétérostructures peuvent permettre de nouvelles fonctions qui ne peuvent être obtenues à partir de chacun des composants séparément.
Images SEM d'hétérostructures nanofeuille-nanofil. Les chercheurs ont découvert que l'exposition à l'air facilite la nucléation des nanofeuillets en modifiant la surface du nanofil. Crédit :Chun Li, et al. ©2013 Société chimique américaine
Pour synthétiser les nouvelles structures nanofeuille-nanofil dans cette étude, les chercheurs ont utilisé une approche en deux étapes, faire croître d'abord les nanofils, puis faire croître les nanofeuillets à certains sites sur les nanofils. Ils ont utilisé du sulfure de germanium comme matériau pour les deux composants, mais prédisent que la même approche s'appliquera à d'autres matériaux similaires.
Afin de produire des hétérostructures nanofil-nanofeuillet, les chercheurs ont exposé les nanofils cultivés à l'air pendant quelques minutes à quelques jours avant l'étape de croissance des nanofeuilles. L'exposition à l'air provoque probablement une légère oxydation à la surface des nanofils, ce qui modifie ses propriétés de surface. Les chercheurs pensent que ces imperfections de surface peuvent faciliter la nucléation des nanofeuillets mieux qu'une surface parfaite.
Une fois les nanofils exposés à l'air, les chercheurs ont réussi à faire pousser des nanofeuilles sur la surface des nanofils le long de la direction radiale, de sorte qu'ils étaient disposés comme des morceaux de poulet et de poivrons sur une brochette. Outre leur attrait dû à cette architecture inhabituelle, les hétérostructures nanofil-nanofeuille présentent également une combinaison intéressante de caractéristiques, notamment une grande surface grâce aux nanofeuillets 2D et un transport de charge efficace grâce au nanofil 1D. Pour ces raisons, les nouvelles nanostructures pourraient avoir des applications dans le photovoltaïque, supercondensateurs, batteries lithium-ion, optoélectronique 3D, et la détection chimique.
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