Des chercheurs de l'Université métropolitaine de Tokyo ont réussi à utiliser des nanofils d'un chalcogénure de métal de transition pour fabriquer des nanorubans atomiquement minces. Des faisceaux de nanofils ont été exposés à un gaz d'atomes de chalcogène et à de la chaleur qui a aidé à fusionner les fils en bandes étroites. Les nanorubans sont très recherchés pour les appareils électroniques sophistiqués; compte tenu de l'évolutivité de la méthode, l'équipe espère qu'elle sera largement utilisée dans la production industrielle de matériaux de pointe.

Alors que les circuits deviennent plus petits, plus rapides et plus économes en énergie, les scientifiques sont confrontés au défi de plus en plus difficile de contrôler la structure au niveau atomique des matériaux qui y sont utilisés. Une voie de recherche prometteuse est l'utilisation de fils complexes de matériau de seulement quelques atomes de large; une de ces structures est composée de chalcogénures de métaux de transition, une combinaison de métaux de transition et de chalcogènes, des atomes qui partagent une colonne avec l'oxygène sur le tableau périodique. Ces nanofils atomiquement minces possèdent des propriétés uniques à leur structure unidimensionnelle et sont très recherchés pour les dispositifs électroniques sophistiqués. Mais ce qu'ils ont de minutie, ils manquent d'accordabilité. C'est là qu'interviennent les nanorubans, des feuilles étroites et atomiquement minces. Un contrôle précis de leur largeur, par exemple, conduit à une variation contrôlée de leurs propriétés électroniques et magnétiques.

De nombreux travaux ont été appliqués pour construire des nanorubans de bas en haut. Le problème, cependant, est que ces méthodes ne sont pas évolutives. C'est un problème pour produire des quantités en vrac pour les appareils commerciaux. Maintenant, une équipe dirigée par le Dr Hong En Lim et le professeur agrégé Yasumitsu Miyata de l'Université métropolitaine de Tokyo ont mis au point un moyen évolutif d'assembler des nanofils en nanorubans.

L'équipe avait déjà mis au point des moyens de produire des nanofils en grandes quantités. À l'aide de nanofils de tellurure de tungstène, ils ont créé des faisceaux de fils déposés sur un substrat plat. Ceux-ci ont été exposés à des vapeurs de chalcogènes comme le soufre, le sélénium et le tellure. Avec une combinaison de chaleur et de vapeur, les fils initialement séparés dans les faisceaux ont été tissés avec succès en nanorubans étroits et atomiquement minces avec une structure en zigzag caractéristique. En ajustant l'épaisseur des faisceaux d'origine, ils pouvaient même choisir si ces rubans étaient orientés parallèlement au substrat ou perpendiculairement à celui-ci, grâce à une concurrence entre la facilité d'avoir des bords ou des faces parallèles à la surface inférieure. De plus, en ajustant le substrat sur lequel les faisceaux sont placés, ils pouvaient contrôler si les rubans étaient orientés de manière aléatoire ou pointaient dans une seule direction. Surtout, la méthode est évolutive et peut être appliquée pour faire passer la synthèse de la fabrication à l'échelle du laboratoire de quelques rubans à des synthèses en masse sur de grandes surfaces de substrat.

L'équipe a pu confirmer que les rubans avaient des propriétés électroniques exotiques uniques à leur nature unidimensionnelle. Il s'agit non seulement d'un grand pas en avant pour la science des matériaux, mais aussi d'un pas tangible vers des nanorubans produits en masse dans l'électronique, l'optoélectronique et les catalyseurs de pointe. + Explorer plus loin

Les nanofils à l'échelle atomique peuvent désormais être produits à grande échelle