Pour beaucoup, l'oxyde de zinc évoque des images de rayures brillantes sur le nez des sauveteurs. Mais pour les chercheurs de la Faculté des arts et des sciences de Concordia, Le ZnO est un composé passionnant avec des propriétés optiques et électriques importantes.

Pour une étude récemment publiée dans Matériaux et conception , Les physiciens de Concordia Amir Hassanpour et Pablo Bianucci se sont joints aux chimistes Nicoleta Bogdan et John Capobianco pour examiner de plus près ce matériau commun qui peut être utilisé de différentes manières.

A travers leurs recherches, ils ont développé une méthode rentable pour cultiver du ZnO en utilisant une approche qui pourrait un jour conduire à de nouvelles conceptions de cellules solaires.

"L'oxyde de zinc est l'ingrédient principal de nombreuses crèmes qui traitent l'érythème fessier et est couramment utilisé comme ingrédient dans la crème solaire, " dit Bianucci, professeur adjoint au Département de physique de Concordia et auteur principal de l'étude.

"C'est aussi pas cher, biocompatible et facile à fabriquer."

Au niveau microscopique, Le ZnO existe généralement sous la forme d'une sorte de forêt d'"arbres" microscopiques appelés nanotiges qui sont utiles pour les applications de crème pour la peau. Mais des dispositifs tels que des capteurs de gaz peuvent également utiliser du ZnO lorsque les nanotiges sont disposées selon des motifs spécifiques. Traditionnellement, ces modèles ont été difficiles et coûteux à produire. Mais l'équipe de recherche de Concordia a développé une nouvelle méthode.

"Il est facile de faire pousser de l'oxyde de zinc sous la forme d'une forêt de nanotiges positionnées au hasard, où chacun a un diamètre entre 100 et 1000 fois plus petit qu'un cheveu humain. Mais il n'est pas facile de dire aux nanotiges où elles sont censées pousser afin que nous puissions obtenir les motifs nécessaires pour créer des éléments complexes comme des capteurs de gaz, " explique Bianucci.

"Si nous pouvons faire pousser les nanotiges comment et où nous le voulons, nous pouvons créer des structures spéciales appelées «cristaux photoniques» qui piègent la lumière. Cela conduirait au développement de lasers ultraviolets efficaces, ou des capteurs de gaz optiques sensibles qui changeraient de couleur lorsqu'un certain gaz est présent."

L'équipe de recherche a mis au point un procédé pour fabriquer de très petites nanotiges d'un diamètre inférieur à 100 nanomètres qui peuvent être séparées avec précision, avec environ 500 nanomètres entre les tiges voisines.

« Notre étude prouve que la qualité matérielle de ces nanotiges est la même que celles cultivées dans les forêts denses. De plus, on peut reproduire ce procédé sur des matériaux bon marché comme le verre, " dit Hassanpour, l'auteur principal de l'étude et un doctorant en physique.

Cela montre que les nanotiges cultivées dans des positions prédéterminées ont les mêmes propriétés que celles qui sont cultivées de manière aléatoire, permettant aux chercheurs de fabriquer des modèles spécifiques pour différentes applications. Le processus réduit considérablement le coût de fabrication de certains dispositifs avancés, comme petit, capteurs de gaz abordables qui fonctionnent plus précisément que les capteurs conventionnels.

Hassanpour espère que cette méthode pourra un jour, avec un développement supplémentaire, être utilisé pour fabriquer des lasers qui consomment très peu d'énergie, et peut-être même conduire à de nouvelles conceptions de cellules solaires.