Cette nanostructure de silicium a été créée à l'aide d'un nouveau procédé développé à l'Oregon State University. Crédit :Université d'État de l'Oregon
Des chimistes de l'Oregon State University ont identifié un composé qui pourrait réduire considérablement les coûts et potentiellement permettre la production commerciale de masse de nanostructures de silicium - des matériaux qui ont un potentiel énorme dans tous les domaines, de l'électronique à la biomédecine et au stockage d'énergie.
Ce composé extraordinaire est appelé sel de table.
Chlorure de sodium simple, le plus souvent trouvé dans une salière, a la capacité de résoudre un problème clé dans la production de nanostructures de silicium, chercheurs viennent d'annoncer dans Rapports scientifiques , une revue professionnelle.
En fondant et en absorbant de la chaleur à un moment critique lors d'une "réaction magnésiothermique, " le sel empêche l'effondrement des précieuses nanostructures que les chercheurs tentent de créer. Le sel fondu peut ensuite être éliminé en le dissolvant dans l'eau, et il peut être recyclé et réutilisé.
Le concept, surprenant par sa simplicité, devrait ouvrir la porte à une plus large utilisation de ces matériaux remarquables qui ont stimulé la recherche scientifique dans le monde entier.
"Cela pourrait être ce qu'il faut pour ouvrir une nouvelle industrie importante, " a déclaré David Xiulei Ji, professeur adjoint de chimie à l'OSU College of Science. "Il existe maintenant des méthodes pour créer des nanostructures de silicium, mais ils sont très coûteux et ne peuvent produire que de petites quantités.
"L'utilisation du sel comme capteur de chaleur dans ce procédé devrait permettre la production de nanostructures de silicium de haute qualité en grande quantité à faible coût, " a-t-il dit. " Si nous pouvons obtenir un coût suffisamment bas, de nombreuses nouvelles applications pourraient voir le jour. "
Le sel de table ordinaire pourrait être la clé d'une nouvelle industrie travaillant avec des nanostructures de silicium. Crédit :Peggy Greb, avec l'aimable autorisation de l'USDA
Silicium, le deuxième élément le plus abondant de la croûte terrestre, a déjà créé une révolution dans l'électronique. Mais les nanostructures de silicium, qui sont des structures complexes beaucoup plus petites qu'un grain de poussière, ont un potentiel qui va bien au-delà de l'élément lui-même.
Des usages sont envisagés en photonique, imagerie biologique, capteurs, l'administration de médicaments, des matériaux thermoélectriques capables de convertir la chaleur en électricité, et le stockage d'énergie.
Les batteries sont l'une des applications les plus évidentes et peut-être les premières qui peuvent émerger de ce domaine, dit Ji. Il devrait être possible avec les nanostructures de silicium de créer des batteries - pour tout, d'un téléphone portable à une voiture électrique - qui durent presque deux fois plus longtemps avant d'avoir besoin d'être rechargées.
Les technologies existantes pour fabriquer des nanostructures de silicium sont coûteuses, et les technologies plus simples du passé ne fonctionnaient pas car elles nécessitaient des températures aussi élevées. Ji a développé une méthodologie qui mélangeait du chlorure de sodium et du magnésium avec de la terre de diatomées, une forme bon marché et abondante de silicium.
Lorsque la température a atteint 801 degrés centigrades, le sel a fondu et a absorbé de la chaleur dans le processus. Ce concept chimique de base – un solide se fondant dans un liquide absorbe de la chaleur – a empêché la nanostructure de s'effondrer.
Le chlorure de sodium n'a pas contaminé ou affecté la réaction, les chercheurs ont dit. Il devrait être possible d'étendre des réactions comme celle-ci à des niveaux commerciaux plus importants, ils ont dit.
L'étude a également créé, pour la première fois avec ce processus, matériaux composites nanoporeux de silicium et de germanium. Ceux-ci pourraient avoir de larges applications dans les semi-conducteurs, matériaux thermoélectriques et dispositifs d'énergie électrochimique.
