Schéma montrant le mouvement de nanoparticules fondues riches en baryum vers la surface d'une matrice riche en yttrium et en cuivre. L'image au microscope électronique à transmission confirme que cela conduit à l'excroissance de nanofils d'oxyde de cuivre et d'yttrium baryum via le mécanisme du microcreuset.
(Phys.org) —Un mécanisme de croissance des oxydes métalliques anisotropes qui a été prédit il y a 20 ans a été observé pour la première fois par des chercheurs de l'Université de Bristol. Le travail est décrit dans un article publié cette semaine dans Science .
La fabrication de nanofils de matériaux fonctionnels ternaires et quaternaires est devenu un objectif important pour leur application dans des circuits miniaturisés comme les diodes et les transistors, portes et capteurs coaxiaux.
Les mécanismes de croissance sont cependant complexes et procèdent invariablement par un processus vapeur-liquide-solide qui aboutit à des nanofils avec une morphologie effilée. Un nanofil qui se rétrécit n'est pas souhaitable pour les applications, car la fonctionnalité varierait sur la longueur, et peut-être même disparaître, une fois la taille critique atteinte.
Dr Simon Hall et Rebecca Boston à l'École de chimie, avec des collègues de l'Université de Birmingham et du National Institute for Materials Science de Tsukuba, Le Japon a réussi à développer des nanofils d'une phase de l'oxyde de cuivre et de baryum supraconducteur d'yttrium qui ont une section transversale constante.
Ce faisant, ils ont conçu leurs synthèses pour procéder via le soi-disant «mécanisme du microcreuset» de la croissance cristalline. Ce mécanisme a été proposé pour la première fois pour expliquer la croissance de certains trichites d'oxydes métalliques macroscopiques en 1994, mais n'a jamais été observé à n'importe quelle échelle de longueur jusqu'à maintenant.
L'équipe a réalisé la première observation de ce mécanisme de croissance en utilisant un microscope électronique à transmission haute résolution avec capture vidéo et un four in situ. Cela leur a permis d'observer directement des nanoparticules fondues de carbonate de baryum migrant à travers une matrice poreuse riche en yttrium et en cuivre, catalyser l'excroissance des nanofils à partir de microcreusets de taille nanométrique lorsqu'ils atteignent la surface.
Le Dr Simon Hall a déclaré :« Les nanofils produits de cette manière auront les mêmes propriétés physiques sur toute leur longueur, conduisant à une capacité de transport de courant plus uniforme, comportement ferroïque et résistance à la traction.
"Ce travail pourrait ouvrir la voie à la prochaine génération d'appareils qui utilisent de nouveaux, matériaux fonctionnels de haute performance comme composant clé."
