Les nanostructures unidimensionnelles à l'échelle nanométrique (c'est-à-dire les nanofils) offrent de vastes opportunités dans le photovoltaïque et la photonique en raison de leurs propriétés optiques et électriques exceptionnelles, qui sont entièrement accordables en variant leurs architectures. Malheureusement, les limitations synthétiques actuelles ont entravé la gamme d'études et de dispositifs qui peuvent être réalisés avec de telles structures.

Dans un manuscrit récent, publié en ligne sous forme de lettre dans Nature Nanotechnologie , Des chercheurs de la Northwestern University ont trouvé un moyen de concevoir des surfaces dans plusieurs directions dans un nanofil. Cette nouvelle technique, dite lithographie coaxiale (COAL), offre une combinaison de degrés de liberté de composition radiaux et longitudinaux dans le nanofil. Le contrôle synthétique de la dimension radiale combiné à la possibilité de supprimer sélectivement les caractéristiques utilisées pour construire les nanofils élargit considérablement la gamme d'architectures pouvant être synthétisées à l'aide de COAL.

Professeur Chad A. Mirkin, l'auteur correspondant de l'article, mentionné, « COAL permet la conception et la préparation rationnelles de nanofils avec des architectures très complexes qui ne peuvent être réalisées par aucune autre technique. »

La technique présentée dans l'article représente une avancée significative dans la synthèse de nanomatériaux par conception car elle est applicable à une grande variété de matériaux tels que les métaux, semi-conducteurs organiques, oxydes métalliques et chalcogénures métalliques.

L'intégration de nanoanneaux plasmoniques (métalliques) autour et dans les nanofils semi-conducteurs avec un contrôle sans précédent sur leurs emplacements et leurs dimensions a également été démontrée dans ce travail. La capacité d'intégrer ces deux types de matériaux dans une construction est très recherchée en raison de l'extraordinaire capacité des nanostructures métalliques à améliorer l'absorption de la lumière dans les semi-conducteurs. En incorporant de manière contrôlable un nanoanneau plasmonique à concentration de lumière dans des nanofils semi-conducteurs noyau/coque, les auteurs ont signalé une amélioration significative des capacités de photodétection des nanofils semi-conducteurs.

Le doctorat de Mirkin l'étudiant Tuncay Ozel et le chercheur postdoctoral Gilles Bourret, contributeurs égaux au journal, mentionné, « En utilisant notre approche, un nombre quasi illimité de coques peut être préparé sur un même nanofil. Accordabilité complète en termes de résonance plasmonique de surface et de champ électrique par contrôle du diamètre, la longueur et l'espacement des anneaux sont rapportés avec une précision sans précédent inférieure à 10 nanomètres. Les communautés des nanofils et de la plasmonique trouveront ces avancées substantielles."

Mirkin a ajouté, "Je crois que le CHARBON augmentera considérablement les capacités des chercheurs qui s'intéressent à l'étude de la chimie et de la physique des matériaux de surface négatifs, interfaces entre les matériaux organiques et inorganiques, et les interactions lumière-matière. Cette technique permet la synthèse de matériaux avec des architectures irréalisables par d'autres moyens."