Chercheurs en Chine, ont trouvé un moyen pratique de préparer sélectivement des nanostructures de sulfure de germanium, y compris les nanofeuilles et les nanofils, qui sont plus actifs que leurs homologues en vrac et pourraient ouvrir la voie à une optoélectronique moins coûteuse et plus sûre, conversion de l'énergie solaire et circuits informatiques plus rapides.

monosulfure de germanium, GeS, est en train de devenir l'un des matériaux semi-conducteurs "IV-VI" les plus importants avec un potentiel dans les applications optoélectroniques pour les télécommunications et l'informatique, et comme absorbeur de lumière pour une utilisation dans la conversion d'énergie solaire. Une propriété importante est sa toxicité et son impact environnemental beaucoup plus faibles par rapport aux autres semi-conducteurs fabriqués avec du cadmium, plomb et mercure. Il est moins coûteux que d'autres matériaux fabriqués avec des éléments métalliques rares et nobles. En effet, le GeS vitreux a été utilisé dans les lasers, dispositifs à fibres optiques et lentilles infrarouges ainsi que disques optiques réinscriptibles et dispositifs à mémoire non volatile depuis plusieurs années. Il est également largement utilisé comme électrolyte solide dans les dispositifs de mémoire vive (RAM) à pont conducteur.

Le répertoire de ce matériau pourrait être étendu beaucoup plus loin avec le contrôle supplémentaire que son utilisation en tant que systèmes nanostructurés pourrait permettre. Liang Shi et Yumei Dai de l'Université des sciences et technologies de Chine, à Hefei, souligner que la recherche dans ce domaine a pris du retard par rapport aux autres semi-conducteurs IV-VI. Ils espèrent changer cela et se sont concentrés sur la façon dont les nanofeuilles et les nanofils de GeS pourraient être facilement formés. Ils ont utilisé la diffraction des rayons X sur poudre, La microscopie électronique à transmission, spectrométrie à rayons X à dispersion d'énergie et microscopie électronique à balayage pour étudier la structure, morphologie, la composition et les propriétés d'absorption optique de leurs échantillons.

L'équipe a utilisé une chimie "humide" simple pour synthétiser ses produits à l'aide d'un complexe dichlorure de germanium-dioxane, la thiourée et l'oléylamine (OLA) comme matières premières. Les ingrédients ont été mélangés dans un flacon de réaction scellé, soufflé aux ultrasons pour exclure l'air, puis agité et chauffé. L'équipe a pu ainsi fabriquer des nanofeuillets de GeS si le processus était effectué pendant plusieurs heures à 593 Kelvin. A température plus élevée, 613 Kelvin, ils ont découvert que les feuilles s'enroulent en nanofils. En effet, le temps et la température de chauffage précis leur ont permis de contrôler la structure du produit final. L'équipe suggère que l'enroulement des nanofeuilles en nanofils est entraîné par la tension superficielle entre la feuille et les molécules d'OLA pendant le chauffage.

Ayant prouvé l'intégrité structurelle de leurs nanofils et nanofeuilles GeS, l'équipe a construit plusieurs appareils de test - une unité photosensible - qu'ils ont utilisée pour évaluer les propriétés optiques et électroniques des produits. L'équipe affirme avoir fait preuve d'un "comportement photosensible exceptionnel". Cela "indique l'utilisation potentielle de nanofeuilles et de nanofils GeS tels que synthétisés dans les systèmes de conversion d'énergie solaire, comme la fabrication de dispositifs photovoltaïques".