Bien que les nanofils répondent aux exigences du marché en matière d'innovation, plus petite, dispositifs électroniques flexibles en permettant des circuits électroniques à l'échelle moléculaire, l'assemblage de nanofils en matériaux fonctionnels reste un problème. Groupe de chercheurs de l'Université de Technologie de Kaunas (KTU), La Lituanie propose une nouvelle solution pour la production de nanofils à haut rendement à partir d'oxyde de zinc, un matériau moins cher et plus respectueux de l'environnement, par rapport aux éléments des terres rares comme l'indium, l'arsenic ou le gallium souvent utilisés dans la production électronique.

Selon les scientifiques, la synthèse des nanofils est principalement limitée par la surface de croissance, entravant leur large application. Aussi, de nombreuses applications nécessitent des propriétés, qui sont contradictoires et ne peuvent donc pas être effectivement réalisés dans un seul matériau. La nouvelle méthode de production de nanofils d'oxyde de zinc, créé par le groupe de scientifiques du KTU Institute of Materials Science, s'attaque à ces problèmes. Ainsi l'application plus large des nanofils dans les dispositifs électroniques innovants, qui sont de plus en plus petits, flexible et impliquant différents matériaux de surface devient possible.

"La nouvelle méthode a été créée alors que je recherchais des moyens simples de faire croître des nanostructures d'oxyde métallique. La méthode, que nous appelons maintenant synthèse par combustion, permet de produire des niveaux élevés d'une nanostructure contrôlée. Les nanofils sont cultivés en phase gazeuse, le produit final recueilli sous forme de poudre puis dispersé dans diverses solutions. Des méthodes de revêtement simples telles que la pulvérisation permettent de placer des nanofils d'oxyde de zinc sur diverses surfaces", dit le Dr Simas Račkauskas, chercheur au KTU Institute of Materials Science.

En raison de leurs propriétés semi-conductrices, les nanofils d'oxyde de zinc ont un grand potentiel d'application en électronique ou en optique. Aussi, les propriétés des surfaces revêtues d'oxyde de zinc permettent leur utilisation en médecine. À l'heure actuelle, les chercheurs étudient deux applications potentielles des nanofils d'oxyde de zinc :un revêtement de cellule solaire antireflet multifonctionnel et un réseau de capteurs de gaz multifonctionnel, sensible et sélectif aux gaz, activé par la lumière.

"Les éléments solaires actuellement utilisés sur le marché réfléchissent la lumière, ainsi la lumière, qui pourrait être transformé en énergie, est en partie perdu. Les revêtements de cellules solaires à nanofils améliorent les performances des cellules solaires en réduisant leurs qualités réfléchissantes, en transformant les rayons UV en lumière et en rendant aux éléments solaires des propriétés autonettoyantes", explique le Dr Račkauskas.

Les premières recherches révèlent qu'en utilisant un revêtement de nanofils d'oxyde de zinc, l'efficacité des éléments solaires est améliorée de 6 %. Le revêtement est hydrofuge, et il dégrade les polluants organiques; ainsi l'effet autonettoyant d'une cellule solaire est obtenu.

À l'heure actuelle, dans les conditions du laboratoire, l'équipe de recherche KTU peut produire environ 100 g de nanoparticules d'oxyde de zinc par heure, coûtant environ 8 euros. Le montant serait suffisant pour couvrir les 2,5 m2 d'éléments solaires.

Les chercheurs du KTU étudient également les propriétés d'un capteur UV unique, qui peut être pulvérisé sur n'importe quelle surface. Dans le développement du capteur, deux matériaux sont utilisés :des nanoparticules d'oxyde de zinc et un conducteur (fil), comme le graphite ou la peinture métallique. On peut dessiner un schéma électronique complet comprenant un fil et un capteur sur n'importe quelle surface, dire textile, papier ou plastique. Selon le Dr Račkauskas, un capteur de lumière peut être utilisé comme n'importe quel autre interrupteur, juste il est activé par la lumière, comme un simple faisceau de pointeur laser.

"Les possibilités d'application d'un tel capteur UV sont pratiquement inépuisables, cependant, nous devons attendre la demande du marché et la poursuite du développement de l'électronique flexible. Notre produit peut être intéressant pour la conception fonctionnelle car il permet d'intégrer l'électronique dans les vêtements, des murs, objets de design d'intérieur. Aussi, notre interrupteur UV peut être placé dans des endroits difficiles d'accès", explique le Dr Račkauskas.

Il insiste sur le faible coût et le respect de l'environnement du zinc dans la production électronique :« La plupart des productions électroniques utilisent des éléments de terres rares, comme l'indium, l'arsenic et le gallium, qui sont difficiles à extraire, le procédé est coûteux et nocif pour l'environnement. D'autre part, Le zinc est très populaire, bon marché et même bénéfique pour l'organisme humain".

Selon le chercheur du KTU, si les éléments de terres rares en électronique étaient remplacés par de l'oxyde de zinc, cela se traduirait par des solutions moins coûteuses et respectueuses de l'environnement.