Des scientifiques de la National Research University Higher School of Economics et des collaborateurs ont synthétisé des nanofils multicouches afin d'étudier leurs propriétés de magnétorésistance. L'amélioration de cet effet permettra aux scientifiques d'augmenter la précision des indicateurs de divers instruments de mesure tels que les boussoles et les moniteurs de rayonnement. Les résultats de l'étude ont été publiés dans un article intitulé "Structure of Cu/Ni Nanowires Obtained by Matrix Synthesis".
L'une des caractéristiques uniques des nanostructures artificielles est le grand effet de magnétorésistance dans les couches minces de métal. Cet effet est exploité dans divers appareils électroniques.
Les scientifiques ont synthétisé des nanofils de cuivre et de nickel multicouches afin d'étudier leurs caractéristiques, qui dépendent de la composition et de la géométrie des couches. « Nous nous attendons à ce que la transition vers les nanofils multicouches augmente considérablement cet effet de magnétorésistance. Aujourd'hui, nous choisissons la méthode de synthèse des nanofils afin d'obtenir cet effet, " a déclaré le co-auteur Ilia Doludenko de l'Institut d'électronique et de mathématiques de Moscou (MIEM HSE).
Pour déterminer la corrélation entre les paramètres de synthèse et la structure cristalline, les chercheurs ont synthétisé des nanofils de différentes longueurs. La longueur du nanofil a été déterminée par le nombre de cycles de dépôt; une couche de nickel et une couche de cuivre ont été déposées à chaque cycle. La taille des nanofils a été déterminée à l'aide d'un microscope électronique à balayage (MEB). Le nombre de paires de couches dans les nanofils s'est avéré être 10, 20, ou 50, selon le nombre de cycles d'électrodéposition.
Lorsque la longueur du nanofil a été comparée au nombre de couches, il s'est avéré que la relation entre la longueur du nanofil et le nombre de couches n'était pas linéaire. Les longueurs moyennes des nanofils composés de 10, 20 et 50 paires de couches étaient, respectivement, 1,54 µm, 2,6 µm, et 4,75 pm. Les nanofils synthétisés avaient tous une structure granulaire avec des cristallites de différentes tailles, de 5-20 nm à 100 nm. Grand, les reflets brillants étaient principalement dus aux métaux (Ni et Cu) tandis que les anneaux diffus et les petites réflexions sont généralement liés à la présence d'oxydes de cuivre.
Une analyse élémentaire a confirmé la présence de couches alternées de Ni et de Cu dans tous les nanofils de l'étude. Cependant, l'arrangement mutuel des couches peut différer. Les couches de Ni et Cu d'un même nanofil peuvent être orientées perpendiculairement à son axe ou avoir un angle particulier. Les unités individuelles d'un même nanofil peuvent avoir des épaisseurs différentes. L'épaisseur des unités individuelles dans les nanofils est comprise entre 50 et 400 nm.
Selon les auteurs de l'étude, cette hétérogénéité dépend des paramètres du pore et diminue au plus près de l'embouchure du pore. Cela entraîne une augmentation du courant, amélioration du taux de dépôt, et, par conséquent, une augmentation de l'épaisseur de la couche déposée. Une autre raison possible est la différence dans les mobilités de diffusion des ions de différents métaux. Ceci explique la relation non linéaire entre la longueur du nanofil et le nombre de couches mentionnées ci-dessus. L'étude de la composition d'unités particulières a montré que les unités de cuivre sont principalement constituées de cuivre, tandis que le nickel est presque entièrement absent. Unités de nickel, d'autre part, contiennent toujours une certaine quantité de cuivre. Ce montant peut parfois atteindre 20 %.
La pertinence de ces résultats concerne la création potentielle de détecteurs de mouvement plus précis et moins chers, la vitesse, position, paramètres actuels et autres. De tels instruments pourraient être utilisés dans l'industrie automobile, ou pour produire ou améliorer des dispositifs médicaux et des moniteurs de rayonnement et des boussoles électroniques.
