(a) Image de microscopie électronique à transmission du super-réseau de nanoparticules avec dopage de nanoparticules. (b) Modèle TSAXS du super-réseau. Les pics bien définis surviennent en raison de l'excellent ordre du cristal. (c) Ce travail est un analogue à l'échelle nanométrique du dopage des semi-conducteurs, clé de voûte de l'industrie de la microélectronique.
Les semi-conducteurs en silicium constituent la base de tous les appareils électroniques et microprocesseurs modernes. La capacité de « doper » le semi-conducteur est cruciale pour ces applications; c'est-à-dire, en ajoutant de manière contrôlée des atomes d'impuretés à un semi-conducteur, on peut faire varier en continu ses propriétés électroniques et optiques.
Une récente collaboration de scientifiques de l'Université de Pennsylvanie et du NIST a démontré pour la première fois, un analogue nanométrique unique. En particulier, les cristaux nanométriques sont créés en assemblant des nanoparticules dans des arrangements compacts (appelés «superréseaux de nanoparticules»). Dans ce travail, l'assemblage est effectué avec des quantités contrôlées de nanoparticules « impuretés » qui diffèrent de celles utilisées pour former le cristal hôte.
Les super-réseaux résultants sont "dopés", et présentent des propriétés qui dépendent de manière sensible de la concentration et du comportement intrinsèque des particules de dopant. Dans un exemple, en contrôlant la concentration de nanoparticules d'or dopantes (dans un cristal de nanoparticules de séléniure de plomb), la conductivité peut être réglée sur 6 ordres de grandeur.
Pour caractériser l'ordre dans ces nanomatériaux, des mesures de diffusion des rayons X ont été effectuées sur la ligne de lumière X9 (NSLS), qui est cogéré par le CFN. Cette capacité à régler rationnellement les propriétés des super-réseaux sera cruciale pour les futures applications des matériaux optiques et électroniques.
La station terminale de diffusion des rayons X aux petits angles (TSAXS) du CFN à la ligne de faisceaux de rayons X NSLS X9 a été utilisée pour mesurer les cristaux de superréseau de nanoparticules.
