En ajustant la température du substrat, l'épaisseur et la longueur des nanofils de bismuth peuvent être réglées sur de très larges plages (60-400 nm) et (1-> 100 millimètres), respectivement.
Les nanofils de bismuth ont des possibilités d'applications électroniques et de récupération d'énergie intrigantes. Cependant, la fabrication de ces matériaux de haute qualité et en grande quantité est un défi.
Un groupe au CFN, Laboratoire national de Brookhaven, a démontré une nouvelle technique pour produire des nanofils monocristallins sur des substrats arbitraires, y compris le verre, silicium, et métal, lorsqu'une couche intermédiaire de vanadium est présente. La simplicité de la technique et l'universalité du mécanisme ouvrent une nouvelle voie pour la croissance de réseaux de nanofils d'une variété de matériaux.
Ceci est le premier rapport sur le haut rendement (> 70%) synthèse de nanofils de bismuth monocristallins, un matériau aux propriétés thermoélectriques potentiellement exploitables et intrigantes. Cette technique produit des nanofils de bismuth en quantités limitées uniquement par la taille du substrat sur lequel ils sont déposés. Les dimensions des nanofils de bismuth peuvent être réglées sur une très large plage simplement en faisant varier la température du substrat. Plus loin, contrairement à d'autres méthodes de fabrication, avec cette nouvelle technique il n'y a pas besoin de catalyseur pour activer la production des nanofils, évitant ainsi une contamination inévitable et permettant un matériau de haute qualité.
Capacités du CFN :Synthèse et caractérisation des matériaux du CFN, Microscopie électronique, et des installations avancées de sondes UV et à rayons X ont été utilisées pour la synthèse de nanofils et leur caractérisation structurelle.
(a) Appareil expérimental pour la synthèse de nanofils de bismuth. (b) Image SEM montrant la formation d'un réseau de nanofils hors du plan. (En médaillon) L'image STEM en champ sombre et le diagramme de diffraction électronique indiquent respectivement que les nanofils ont des surfaces lisses et sont monocristallins. (c) La croissance des nanofils de bismuth commence à partir de l'infiltration du film colonnaire de vanadium par le bismuth déposé. Prochain, la libération de la tension superficielle propulse le bismuth du film mince pour former un centre de nucléation pour une croissance ultérieure. Finalement, le dépôt et l'extrusion répétés continus de bismuth ont conduit à la croissance hors du plan des nanofils de bismuth.
