Des physiciens de l'Université de Wollongong ont découvert de nouveaux comportements de matériaux qui pourraient améliorer la technologie des télécommunications.

Des câbles à fibre optique offrant un accès Internet haut débit à la chirurgie oculaire au laser, La capacité des scientifiques à manipuler des particules fondamentales de lumière (photons) révolutionne notre monde.

Les nouveaux développements dans les dispositifs photoniques reposent sur la physique fondamentale et la chimie complexe pour extraire le maximum d'efficacité et de sensibilité aux particules de lumière.

C'est à l'échelle nanométrique que des chercheurs de l'École de physique de l'UOW ont découvert une nouvelle méthode de construction de nanofils à utiliser comme semi-conducteurs, le fondement de toute l'électronique moderne.

Le doctorant Julian Steele a déclaré que l'assemblage de précision de semi-conducteurs à l'échelle nanométrique subissait une explosion d'intérêt dans les cercles scientifiques, en raison de leur promesse de construire des dispositifs électroniques et photoniques avancés.

« Le contrôle de ces minuscules structures est important pour déterminer leurs applications finales, " a déclaré Julian. " Plus nous avons de contrôle sur une plus large gamme de matériaux, plus nous étendons la palette d'options de conception fonctionnelle disponibles pour les ingénieurs."

Les dispositifs à base de silicium sont actuellement les plus largement utilisés pour les télécommunications et les éléments de circuit. Beaucoup plus bas dans le tableau périodique des éléments se trouve un élément exotique appelé bismuth.

Lorsqu'il est ajouté aux éléments gallium et arséniure, le bismuth le plus lourd résiste à la pénétration du cristal d'arséniure de gallium et se rassemble à la surface en petites gouttelettes.

"Ces gouttelettes agissent comme un catalyseur pour la croissance de nanostructures, qui dans ce cas s'est avéré s'auto-assembler sous forme de pistes, " a expliqué Julian. " Les nanotracks elles-mêmes ont été développées par nos collaborateurs au Royaume-Uni et aux États-Unis, qui essayaient en fait de faire pousser des matériaux solides à couche mince.

« Nous avons pu ajouter au travail pour comprendre ce que nous voyions et pourquoi les pistes se sont formées. Le problème en essayant de comprendre comment la forme de la nanopiste est formée est le fait que seule une poignée de modèles théoriques existent pour décrire comment elles se développent, et aucun qui explique nos formes inhabituelles."

"Notre travail propose également un nouveau type de modèle de croissance en détail. Une simulation basée sur le modèle a un accord fantastique avec notre expérience et donne un aperçu des origines psychiques de certaines des caractéristiques les plus exotiques observées dans ces nanopistes."

Une caractéristique essentielle du travail est le processus d'auto-assemblage. Dans le bon environnement, les matériaux s'agrègent et forment des structures sans interférence ou direction externe.

Auto-assemblage, une fois compris, peut être appliqué pour simplifier et accélérer la construction de matériaux complexes à l'aide de nanofils, conduisant à des applications avancées.

Cela pourrait inclure de nouveaux appareils tels que des écrans plats plus minces que ceux actuellement disponibles ; des cellules solaires à haut rendement pouvant être intégrées sur des surfaces telles que l'extérieur d'une voiture ; et des batteries à nanofils pouvant contenir jusqu'à 10 fois la charge des batteries lithium-ion existantes.

"En raison de l'étiquette de prix actuellement attachée à leur fabrication, la science des nanofils reste encore dans le monde des laboratoires, " dit Julien.

"De la même manière que le développement de nouveaux matériaux à la fin du 20e siècle a contribué à réaliser notre ère technologique actuelle - des smartphones aux voitures sans conducteur - la prochaine frontière est de savoir comment assembler ces matériaux à l'échelle nanométrique afin d'exploiter à petite échelle physique (mécanique quantique), pour une efficacité et une fonction améliorées."

La recherche a été publiée récemment dans la revue à fort impact sur les nanotechnologies Nanoéchelle .