Des chercheurs de l'Université métropolitaine de Tokyo ont découvert un moyen de fabriquer des nanofils auto-assemblés de chalcogénures de métaux de transition à grande échelle en utilisant le dépôt chimique en phase vapeur. En changeant le substrat où se forment les fils, ils peuvent régler la façon dont ces fils sont disposés, des configurations alignées de feuilles atomiquement minces aux réseaux aléatoires de faisceaux. Cela ouvre la voie au déploiement industriel dans l'électronique industrielle de nouvelle génération, y compris la récupération d'énergie, et transparent, efficace, même des appareils flexibles.

L'électronique consiste à rendre les choses plus petites - des fonctionnalités plus petites sur une puce, par exemple, signifie plus de puissance de calcul dans le même espace et une meilleure efficacité, essentiel pour répondre aux exigences de plus en plus lourdes d'une infrastructure informatique moderne alimentée par l'apprentissage automatique et l'intelligence artificielle. Et à mesure que les appareils deviennent plus petits, les mêmes exigences sont imposées au câblage complexe qui relie tout ensemble. Le but ultime serait un fil de seulement un atome ou deux d'épaisseur. De tels nanofils commenceraient à tirer parti d'une physique complètement différente car les électrons qui les traversent se comportent de plus en plus comme s'ils vivaient dans un monde unidimensionnel, pas un 3-D.

En réalité, les scientifiques disposent déjà de matériaux comme les nanotubes de carbone et les chalcogénures de métaux de transition (TMC), des mélanges de métaux de transition et d'éléments du groupe 16 qui peuvent s'auto-assembler en nanofils à l'échelle atomique. Le problème, c'est de les faire assez longtemps, et à grande échelle. Un moyen de produire en masse des nanofils changerait la donne.

Maintenant, une équipe dirigée par le Dr Hong En Lim et le professeur agrégé Yasumitsu Miyata de l'Université métropolitaine de Tokyo a trouvé un moyen de fabriquer de longs fils de nanofils de tellurure de métal de transition à des échelles sans précédent. En utilisant un procédé appelé dépôt chimique en phase vapeur (CVD), ils ont découvert qu'ils pouvaient assembler des nanofils TMC dans différents arrangements en fonction de la surface ou du substrat qu'ils utilisent comme modèle. Des exemples sont illustrés à la figure 2; dans un), les nanofils cultivés sur un substrat silicium/silice forment un réseau aléatoire de faisceaux; en (b), les fils s'assemblent dans une direction déterminée sur un substrat en saphir, suivant la structure du cristal de saphir sous-jacent. En changeant simplement où ils sont cultivés, l'équipe a désormais accès à des plaquettes centimétriques recouvertes dans l'arrangement souhaité, y compris les monocouches, bicouches et réseaux de faisceaux, le tout avec des applications différentes. Ils ont également constaté que la structure des fils eux-mêmes était très cristalline et ordonnée, et que leurs propriétés, y compris leur excellente conductivité et leur comportement de type 1D, correspondent à ceux trouvés dans les prédictions théoriques.

Avoir de grandes quantités de long, Les nanofils hautement cristallins aideront certainement les physiciens à caractériser et à étudier plus en profondeur ces structures exotiques. Surtout, c'est une étape passionnante vers des applications réelles de fils atomiquement minces, en électronique transparente et flexible, dispositifs ultra-efficaces et applications de récupération d'énergie.