Des chercheurs de l'Université métropolitaine de Tokyo ont utilisé des modèles de nanotubes de carbone pour produire des nanofils de monochalcogénure de métal de transition (TMM), qui ne font que 3 atomes de diamètre. Celles-ci sont 50 fois plus longues que les tentatives précédentes et peuvent être étudiées isolément, préserver les propriétés des objets atomiquement quasi « 1D ». L'équipe a vu que des fils simples se tordaient lorsqu'ils étaient perturbés, suggérant que les nanofils isolés ont des propriétés mécaniques uniques qui pourraient être appliquées à la commutation en nanoélectronique.

Les matériaux bidimensionnels sont passés de la curiosité théorique à l'application réelle en moins de deux décennies; l'exemple le plus connu d'entre eux, graphène, se compose de feuilles bien ordonnées d'atomes de carbone. Bien que nous soyons loin d'exploiter tout le potentiel du graphène, sa remarquable conductivité électrique et thermique, les propriétés optiques et la résilience mécanique ont déjà conduit à un large éventail d'applications industrielles. Les exemples incluent les solutions de stockage d'énergie, biodétection, et même des substrats pour tissus artificiels.

Encore, malgré le passage réussi de la 3D à la 2D, la barrière séparant 2D et 1D a été beaucoup plus difficile à surmonter. Une classe de matériaux connus sous le nom de monochalcogénures de métaux de transition (TMM, métal de transition + élément du groupe 16) ont suscité un intérêt particulier en tant que nanofil potentiel dans la nanoélectronique de précision. Des études théoriques existent depuis plus de 30 ans, et des études expérimentales préliminaires ont également réussi à fabriquer de petites quantités de nanofils, mais ceux-ci étaient généralement groupés, trop court, mélangé avec du matériel en vrac ou simplement à faible rendement, en particulier lorsque des techniques de précision étaient impliquées, par ex. lithographie. Le regroupement était particulièrement problématique; les forces connues sous le nom de forces de van der Waals forceraient les fils à s'agréger, masquant efficacement toutes les propriétés uniques des fils 1D auxquels on pourrait vouloir accéder et appliquer.

Maintenant, une équipe dirigée par le professeur adjoint Yusuke Nakanishi de l'Université métropolitaine de Tokyo a réussi à produire des quantités massives de nanofils simples bien isolés de TMM. Ils ont utilisé de minuscules, rouleaux ouverts de carbone monocouche, ou des nanotubes de carbone (CNT), pour modeler l'assemblage et la réaction du molybdène et du tellure en fils à partir d'une vapeur. Ils ont réussi à produire des fils isolés simples de TMM, qui n'avaient que 3 atomes d'épaisseur et cinquante fois plus longs que ceux fabriqués avec les méthodes existantes. Ces « tubes à essai » nanométriques en NTC se sont également avérés ne pas être liés chimiquement aux fils, préservant efficacement les propriétés attendues des fils TMM isolés. Surtout, ils ont effectivement "protégé" les fils les uns des autres, permettant un accès sans précédent à la façon dont ces objets 1D se comportent de manière isolée.

Lors de l'imagerie de ces objets à l'aide de la microscopie électronique à transmission (MET), l'équipe a découvert que ces fils présentaient un effet de torsion unique lorsqu'ils étaient exposés à un faisceau d'électrons. Un tel comportement n'a jamais été vu auparavant et devrait être unique aux fils isolés. La transition d'une structure droite à une structure torsadée peut offrir un nouveau mécanisme de commutation lorsque le matériau est incorporé dans des circuits microscopiques. L'équipe espère que la capacité de fabriquer des nanofils 1D bien isolés pourrait considérablement élargir notre compréhension des propriétés et des mécanismes derrière la fonction des matériaux 1D.