Un chercheur de l'Université des sciences et technologies du Missouri a développé une nouvelle façon de faire croître des réseaux de nanofils d'un diamètre déterminé, longueur et consistance uniforme. Cette approche de la croissance des nanomatériaux améliorera l'efficacité de divers dispositifs, notamment les cellules solaires et les piles à combustible.

Ces nanofils semi-conducteurs pourraient également remplacer les films minces qui recouvrent les panneaux solaires actuels. Les panneaux actuels ne peuvent traiter que 20 % de l'énergie solaire qu'ils absorbent. En appliquant les nanofils, la surface des panneaux augmenterait et permettrait un captage et une conversion de l'énergie solaire plus efficaces. Les fils pourraient également être appliqués dans le domaine biomédical pour maximiser la production de chaleur dans le traitement par hyperthermie du cancer.

Dans les piles à combustible, ces réseaux de nanofils peuvent être utilisés pour réduire les dépenses de production en s'appuyant sur des catalyseurs plus économiques. "Mon équipe et moi espérons remplacer ou surpasser l'utilisation actuelle du platine et montrer que ces réseaux de nanofils sont de meilleurs catalyseurs pour les réactions de réduction de l'oxygène dans les cellules, " dit le Dr Manashi Nath, professeur adjoint de chimie à Missouri S&T.

Les nanofils, qui sont cultivées sur des nanoélectrodes à motifs, ne sont visibles qu'au microscope électronique. Nath crée les réseaux de nanofils grâce à un processus qu'elle appelle l'électrodéposition confinée sur des nanoélectrodes à motifs lithographiques.

Pour faire pousser les nanofils, Nath écrit un fichier image qui crée un motif pour la forme et la taille qu'elle souhaite produire. En utilisant la lithographie par faisceau d'électrons, elle « estampe » ensuite le motif sur une matrice polymère et les nanofils sont développés en appliquant un courant électrique par électrodéposition.

Nath fait pousser les nanofils en parallèle, qui ressemble à une série de clous dépassant d'un morceau de bois. Une extrémité est fixée solidement à un conducteur métallique comme le cuivre ou l'or, tandis que l'autre extrémité pointe vers l'extérieur. L'ensemble de la structure est entouré d'une matrice polymère. Nath et son équipe de recherche peuvent produire des fils de n'importe quelle forme ou taille. Pour augmenter la surface des nanofils, Nath peut les creuser au milieu, un peu comme les nanotubes de carbone trouvés dans l'optique et l'électronique.

Les nanofils permettent au courant de les traverser. Le polymère, qui n'est pas conducteur, peut être retiré pour permettre aux fils de se tenir librement sans perdre leur forme ou leur consistance. Actuellement, les fils sont réalisés à partir des chalcogénures métalliques, qui comprend le tellurure de cadmium, séléniure de cobalt ou séléniure de fer.