Les nanofils, utilisés dans les capteurs, les transistors, les dispositifs optoélectroniques et d'autres systèmes qui nécessitent une précision subatomique, aiment se serrer les coudes. Démêler des fils électriques peut être une tâche difficile - imaginez essayer de séparer des fils 1/1000 de la largeur d'un cheveu humain. L'auto-attraction des nanofils a été un problème majeur pour la qualité et l'efficacité de la fabrication en vrac, avec le potentiel de court-circuiter de manière catastrophique les dispositifs à base de nanofils, mais des chercheurs en Chine ont maintenant révélé pourquoi les composants s'accrochent les uns aux autres.

Ils ont publié leurs travaux le 27 décembre 2021 dans Nano Research .

"La force électrostatique, la force capillaire ou la force de van der Waals ont toutes été considérées comme des moteurs de l'auto-attraction dans les nanofils, mais la cause reste discutable en raison de défis expérimentaux", a déclaré le premier auteur Junfeng Cui, Dr Junfeng Cui, Key Laboratory for Precision et technologie d'usinage non traditionnelle du ministère de l'Éducation, Université de technologie de Dalian.

Les nanofils s'attirent dans l'air, mais ils sont trop petits pour être examinés à fond sans examen microscopique. Les nanofils sont généralement imagés avec un microscope électronique, qui utilise un faisceau d'électrons pour visualiser des sujets particulièrement petits, une variable difficile à corriger dans un matériau aussi sensible aux électrons que les nanofils.

C'est un piège :les chercheurs ont besoin du microscope pour voir comment se comportent les fils, mais le microscope modifie leur comportement. Ainsi, les chercheurs sont revenus à l'essentiel et ont utilisé un microscope optique. Bien qu'il ne soit pas capable de révéler autant de détails qu'un microscope électronique, un microscope optique utilise une lumière visible qui n'interfère pas avec les nanofils.

Ensuite, ils ont utilisé un manipulateur mobile tenant un poil de sourcil humain pour appliquer de la colle sur un nanofil et le fixer sur un substrat. La colle restante a été utilisée pour attacher un autre nanofil aux poils des sourcils. Les deux nanofils ont été mis au point au microscope optique.

"Nous avons pu mesurer la distance entre deux nanofils individuels et la force d'attraction associée en temps réel", a déclaré Cui, expliquant qu'ils avaient déterminé la force d'attraction en étudiant comment le nanofil déviait de sa position stationnaire. "Les deux nanofils se sont attachés instantanément lorsqu'ils étaient suffisamment proches, ce qui peut être attribué à la force électrostatique."

Comme une pellicule de plastique collée à la main d'une personne, les électrons chargés différemment dans les deux nanofils ont augmenté à mesure que leur distance diminuait, se claquant l'un contre l'autre à courte distance. Et, comme une pellicule plastique, il faut une certaine force pour les séparer à nouveau - la force de van der Waals, pour être précis. Interaction faible entre atomes proches les uns des autres, la force de van der Waals peut être facilement brisée en exerçant une force mécanique plus forte pour séparer les matériaux.

"Fournir une distance de sécurité est la clé pour éviter que les nanofils ne se regroupent et ne provoquent des courts-circuits entraînant des accidents désastreux, en particulier dans les domaines de l'aérospatiale et de l'énergie nucléaire - mais, d'un autre côté, l'auto-attraction des nanofils a un grand potentiel dans des applications telles que des nanopinces ou des interrupteurs nanoélectromécaniques », a déclaré Cui. "Comprendre l'auto-attraction des nanofils est essentiel pour fabriquer des nanofils de haute qualité et développer des dispositifs à base de nanofils hautes performances. Notre méthode polyvalente pour identifier et mesurer l'auto-attraction des nanofils a révélé que le comportement d'attraction des nanofils peut être contrôlé, car nous espéré." + Explorer plus loin

Des chercheurs démontrent une technique de recyclage des nanofils en électronique