Utiliser la pression au lieu de produits chimiques, une équipe de Sandia National Laboratories a fabriqué des nanoparticules dans des structures de réseaux de nanofils similaires à celles qui sous-tendent les surfaces des écrans tactiles pour capteurs, des ordinateurs, téléphones et téléviseurs. Le processus de fabrication basé sur la pression prend des nanosecondes. Les techniques industrielles basées sur la chimie prennent des heures.

Le processus, appelée fabrication sous contrainte, "est une nouvelle technologie qui imite les processus d'impression déjà utilisés par les fabricants, " a déclaré le chercheur de Sandia Hongyou Fan, qui a mené l'effort. "Seulement au lieu d'embosser les cartes de crédit, nous utilisons le même type de processus pour fabriquer des nanofils ou d'autres composants de taille nanométrique à des échelles de temps ultracourtes."

La méthode, pour laquelle trois brevets ont été délivrés, est 9 millions de fois plus rapide que n'importe quelle méthode chimique connue lorsqu'elle est effectuée sur la machine à puissance pulsée Veloce de Sandia, qui génère des pressions de l'ordre de 100, 000 atmosphères, dit le collègue de Fan, Jack Sage.

Moins exotique, pour la fabrication au lieu de la recherche, des machines de gaufrage similaires à celles déjà utilisées dans le commerce pourraient servir. "Il est concevable que peu de modifications soient nécessaires pour convertir les machines du gaufrage à la fabrication, ", a déclaré Fan.

Le processus Sandia enregistre :

• temps, parce que les circuits peuvent être fabriqués en quelques secondes au lieu des heures requises par les méthodes chimiques ;
• l'environnement, car il n'y a pas de déchets chimiques à nettoyer;
• matériaux, car exactement la quantité nécessaire est placée sur un substrat.

Aussi, les défauts courants dans la fabrication chimique industrielle de semi-conducteurs sont réduits en nombre par le processus de pression, qui agit pour combler les lacunes se produisant dans le réseau atomique du produit.

"Je n'ai jamais vu ou entendu parler de ce [processus] dans notre vaste interaction avec certains des plus grands scientifiques des matériaux dans le monde, " a déclaré Tom Brennan d'Arch Venture Partners, basé à Chicago, parlant dans une vidéo d'une version antérieure du processus. "Cela nous permet de penser à des solutions matérielles complètement nouvelles aux problèmes auxquels l'industrie est confrontée à tous les niveaux."

Cette version antérieure du processus basé sur la pression fonctionnait en utilisant un étau serré à la main avec des enclumes de diamant, mais cet outil n'était pas assez rapide ou malléable pour une production commerciale. Machines à embosser industrielles, d'autre part, produisent une pression suffisante et sont contrôlables.

"Pour un écran tactile, il faut au préalable calculer la pression pour arrêter la compression à la bonne distance de la cible :pas trop loin, pas trop près, pour réaliser le nanocâblage sous-jacent d'un écran plat, ", a déclaré Fan. "Il s'agit de programmer la force appliquée pour déterminer avec précision la quantité à compresser."

C'est-à-dire, pour écrans plats, les nanofils doivent être suffisamment flexibles pour entrer en contact avec une couche chargée électriquement du dispositif lorsqu'ils sont pressés par un doigt, mais suffisamment éloignés pour rester séparés lorsqu'il n'y a pas de signal.

La technologie, récemment signalé dans Communication Nature , peut fabriquer une grande variété de composants à l'échelle nanométrique, y compris des nanotiges et des nanofeuilles. Les composants peuvent être soit organisés lors de leur formation, soit dispersés dans des solvants pour un assemblage ultérieur. La méthode pourrait être utilisée pour des capteurs chimiques, détecteurs de contrainte et électrodes dans les cellules solaires.