Des nanofils de silicium mésoporeux ont été balayés par un faisceau laser focalisé selon deux motifs différents, imagé au microscope optique à fond clair, comme illustré par (a) et (c), ainsi que la microscopie à fluorescence, comme illustré par (b) et (d). Évidemment, les images cachées dans les cases indiquées en (a) et (c) sont clairement révélées en microscopie à fluorescence. Crédit :Université nationale de Singapour
En « dessinant » des micromotifs sur des nanomatériaux à l'aide d'un faisceau laser focalisé, les scientifiques pourraient modifier les propriétés des nanomatériaux pour des applications efficaces dans les applications photoniques et optoélectriques
Les défis auxquels sont confrontés les chercheurs dans la modification des propriétés des nanomatériaux pour une application dans des dispositifs peuvent être résolus par une technique simple, grâce aux récentes études innovantes menées par des scientifiques de l'Université nationale de Singapour (NUS).
Grâce à l'utilisation d'un simple, technique efficace et peu coûteuse impliquant un faisceau laser focalisé, deux équipes de recherche NUS, dirigé par le professeur Sow Chorng Haur du département de physique de la faculté des sciences de la NUS, démontré que les propriétés de deux types de matériaux différents peuvent être contrôlées et modifiées, et par conséquent, leurs fonctionnalités peuvent être améliorées.
a déclaré le professeur Sow, « Dans notre enfance, la plupart d'entre nous sont susceptibles d'avoir l'expérience d'apporter une loupe à l'extérieur par une journée ensoleillée et d'essayer de concentrer la lumière du soleil sur un morceau de papier pour brûler le papier. Une approche aussi simple s'avère être un outil très polyvalent dans la recherche. Au lieu de focaliser la lumière du soleil, nous pouvons focaliser le faisceau laser sur une grande variété de nanomatériaux et étudier les effets du faisceau laser focalisé sur ces matériaux."
Des micromotifs « dessinés » sur des films MoS2 pourraient améliorer la conductivité électrique et la photoconductivité
bisulfure de molybdène (MoS2), une classe de composé dichalcogénure de métal de transition, a attiré une grande attention en tant que matériau émergent à deux dimensions (2D) en raison de la large reconnaissance de son potentiel en et optoélectronique. L'une des nombreuses propriétés fascinantes du film 2D MoS2 est que ses propriétés dépendent de l'épaisseur du film. En outre, ses propriétés peuvent être modifiées une fois le film modifié chimiquement. Par conséquent, l'un des défis dans ce domaine est la capacité de créer des microdispositifs à partir du film MoS2 comprenant des composants d'épaisseur ou de nature chimique différentes.
Pour relever ce défi technologique, Prof Sow, Dr Lu Junpeng, un candidat postdoctoral du Département de physique de la Faculté des sciences de la NUS, et les membres de leur équipe, ont utilisé une configuration de faisceau laser focalisé sur un microscope optique pour « dessiner » des micromotifs directement sur des films MoS2 de grande surface ainsi que pour amincir les films.
Le Dr Lu Junpeng (à gauche) et le professeur Sow Chorng Haur (à droite) du département de physique de la faculté des sciences de la NUS travaillent avec la machine laser focalisée personnalisée. Crédit :Université nationale de Singapour
Avec cette approche simple et peu coûteuse, les scientifiques ont pu utiliser le faisceau laser focalisé pour « dessiner » sélectivement des motifs sur n'importe quelle région du film afin de modifier les propriétés de la zone souhaitée, contrairement aux autres méthodes actuelles où tout le film est modifié.
De façon intéressante, ils ont également constaté que la conductivité électrique et la photoconductivité du matériau modifié avaient augmenté de plus de 10 fois et environ cinq fois respectivement. L'équipe de recherche a fabriqué un photodétecteur à l'aide d'un film MoS2 modifié au laser et a démontré les performances supérieures du MoS2 pour une telle application.
Cette innovation a d'abord été publiée en ligne dans la revue ACS Nano le 24 mai 2014.
Des images cachées « dessinées » par un faisceau laser focalisé sur des nanofils de silicium pourraient améliorer les fonctionnalités optiques
Dans une étude connexe publiée dans la revue Rapports scientifiques le 13 mai 2014, Le professeur Sow a dirigé une autre équipe de chercheurs de la Faculté des sciences de la NUS, en collaboration avec des scientifiques de la Hong Kong Baptist University, pour étudier comment « dessiner » des micromotifs sur des nanofils de silicium mésoporeux pourraient modifier les propriétés des nanofils et faire progresser leurs applications.
L'équipe a scanné rapidement un faisceau laser focalisé sur un réseau de nanofils de silicium mésoporeux, qui sont étroitement entassés comme les fils étroitement tissés d'un tapis. Ils ont découvert que le faisceau laser focalisé pouvait modifier les propriétés optiques des nanofils, les obligeant à émettre une lumière fluorescente bleu verdâtre. Il s'agit de la première observation d'un tel comportement modifié par laser à partir des nanofils de silicium mésoporeux à être rapporté.
Les chercheurs ont systématiquement étudié la modification induite par laser pour mieux comprendre comment établir un contrôle sur les propriétés optiques des nanofils de silicium mésoporeux. Leur compréhension leur a permis de « dessiner » une grande variété de micromotifs avec différentes fonctionnalités optiques à l'aide du faisceau laser focalisé.
Pour mettre leurs découvertes à l'épreuve, les chercheurs ont conçu les composants fonctionnels des nanofils avec des applications intéressantes. L'équipe de recherche a démontré que les micromotifs créés à une faible puissance laser sont invisibles au microscope optique à fond clair, mais deviennent apparents au microscope à fluorescence, indiquant la faisabilité des images cachées.
De plus amples recherches
Le domaine en croissance rapide de l'électronique et de l'optoélectronique exige un dépôt de matériau précis avec des optiques spécifiques à l'application, électrique, chimique, et propriétés mécaniques.
Développer des matériaux dont les propriétés peuvent répondre aux exigences de l'industrie, Prof Sow, avec son équipe de chercheurs, étendra la technique polyvalente du faisceau laser focalisé à davantage de nanomatériaux. En outre, ils chercheront à améliorer encore les propriétés du MoS2 et du silicium mésoporeux avec différentes techniques.
