Dans la question du bouclé contre droit, de nouvelles preuves suggèrent des victoires bouclées – du moins dans le monde des nanofils. Des chercheurs de l'Université de Bilkent, Ankara, Turquie, ont montré que la torsion de nanofils droits en ressorts peut augmenter la quantité de lumière absorbée par les fils jusqu'à 23 %. Absorber plus de lumière est important car une application des nanofils transforme la lumière en électricité, par exemple pour alimenter de petits appareils.

Les résultats de cette recherche sont publiés dans la revue Optique appliquée , de la Société d'optique (OSA).

Les nanofils sont une technologie relativement nouvelle et leur plein potentiel est encore à l'étude. Lorsque les petits fils sont fabriqués à partir d'un semi-conducteur comme le silicium, la lumière frappant le fil délogera les électrons du réseau cristallin, laissant derrière eux des "trous" chargés positivement. Les électrons et les trous se déplacent à travers le matériau pour générer de l'électricité. Plus le fil absorbe de lumière; plus il produit d'électricité. Un appareil qui convertit la lumière en électricité peut fonctionner soit comme une cellule solaire, soit comme un photocapteur.

En 2007, Des chercheurs américains ont introduit un seul photocapteur à nanofils qui produisait suffisamment d'électricité à partir de la lumière du soleil (jusqu'à 200 picowatts) pour alimenter des circuits électroniques à l'échelle nanométrique. Plus récemment, une équipe de chercheurs européens a construit une cellule solaire à nanofils avec près de 14% d'efficacité à partir des composés d'indium et de phosphore. L'efficacité n'est pas suffisante pour battre les meilleures cellules solaires en silicium cristallin du marché, mais parce que les nanofils peuvent couvrir plus de surface avec moins de matériau, les cellules solaires à nanofils pourraient finalement être moins chères.

« Il y a un énorme potentiel dans le domaine des photocapteurs à l'échelle nanométrique, " dit Mehmet Bayindir, Réalisateur, Centre national de recherche en nanotechnologie, Université de Bilkent, Ankara, Turquie. "Des sorties plus efficaces pourraient induire l'émergence d'une nouvelle génération de technologie de capteurs photoélectriques et la commercialisation éventuelle de ces produits."

Bayindir et son collègue Tural Khudiyev, maintenant associé postdoctoral au Massachusetts Institute of Technology, ont découvert que l'ajustement de la géométrie du nanofil typique peut être un moyen de réaliser l'amélioration de l'efficacité souhaitée. Les nanofils sont généralement longs, mince et droit. Leurs dimensions minuscules signifient qu'ils interagissent avec la lumière différemment des matériaux ordinaires. Certaines longueurs d'onde de la lumière s'adapteront parfaitement aux dimensions du nanofil, faisant « résonner » la lumière ou rebondir à l'intérieur du fil.

Les résonances dites de Mie sont particulièrement avantageuses à l'échelle nanométrique, a dit Khudiyev. Les résonances portent le nom du physicien allemand du début du XXe siècle Gustav Mie, qui a développé des équations pour décrire pourquoi de minuscules particules métalliques font briller les vitraux si brillamment.

Les résonances de Mie se produiront avec des nanofils droits, mais en tordant le nanofil en une forme hélicoïdale, Bayindir et Khudiyev ont découvert qu'ils pouvaient tirer un double avantage du phénomène.

"Lorsque la période nanospring correspond aux points de résonance de Mie, une condition de « double résonance » se produit qui augmente l'efficacité de la récolte de lumière, ", a déclaré Khudiyev.

En outre, tordre le fil vers le haut raccourcit sa longueur, économiser jusqu'à 50 pour cent de la zone d'origine.

L'efficacité améliorée de la collecte de la lumière des nanoressorts ouvre de nouvelles opportunités pour construire des dispositifs à l'échelle nanométrique qui s'alimentent eux-mêmes - par exemple des capteurs pour détecter les toxines environnementales ou pour surveiller l'intégrité structurelle d'un pont.

"Notre forme de nanoressort induit plus de puissance de sortie à la fois dans la large gamme de spectre et à un point unique souhaité (qui peut être conçu facilement), et ceux-ci rendent possible l'alimentation de nanosystèmes plus avancés avec un seul système photovoltaïque à base de nanoressorts, ", a déclaré Khudiyev.

Les améliorations d'efficacité rapportées par les chercheurs ont été calculées à l'aide d'un outil informatique avancé. "L'observation expérimentale d'une conception de photocapteur à base de nanoressorts et son intégration dans un système embarqué à fibre à grande échelle serait intéressante comme prochaines étapes, " dit Bayindir.

Le groupe a déjà développé un moyen simple de produire des nanoressorts en fabriquant d'abord de longs réseaux de nanofils, puis les chauffer à une température à laquelle les réseaux peuvent être tordus en forme de nanoressort. La technique peut être variée pour contrôler le diamètre du ressort et l'étanchéité de la boucle.