Une équipe de chercheurs de l’Université de Californie à Berkeley a réalisé des progrès majeurs dans la compréhension de la formation des nanofils. L'équipe, dirigée par le professeur Peidong Yang, a utilisé une combinaison de techniques expérimentales et théoriques pour étudier la croissance des nanofils de silicium. Leurs découvertes, publiées dans la revue Nature, apportent de nouvelles informations sur les mécanismes fondamentaux qui régissent la formation des nanofils.

Les nanofils sont de minuscules structures unidimensionnelles qui présentent un large éventail d'applications potentielles en électronique, en optique et dans d'autres domaines. Cependant, leur croissance et leur contrôle ont été limités par notre compréhension de la physique sous-jacente.

La percée de l'équipe de Berkeley s'est produite lorsqu'elle a réalisé que la croissance des nanofils de silicium est contrôlée par une compétition entre deux forces opposées :l'énergie de surface et l'énergie élastique. L'énergie de surface est l'énergie associée à la surface du nanofil, tandis que l'énergie élastique est l'énergie associée à la déformation de la structure cristalline du nanofil.

Lorsque l’énergie de surface est élevée, le nanofil aura tendance à se développer selon une forme cylindrique et lisse. Cependant, lorsque l’énergie élastique est élevée, le nanofil aura tendance à se développer selon une forme facettée, avec des côtés plats et des arêtes vives.

Les chercheurs ont découvert que l’équilibre entre l’énergie de surface et l’énergie élastique peut être contrôlé par les conditions de croissance. En faisant varier la température, la pression et la composition de l’environnement de croissance, ils ont pu faire croître des nanofils de silicium de différentes formes et tailles.

Les découvertes de l'équipe fournissent un nouveau cadre pour comprendre la croissance des nanofils. Ce cadre permettra aux chercheurs de concevoir et de développer des nanofils présentant les propriétés souhaitées pour des applications spécifiques.

La capacité de contrôler la croissance des nanofils constitue une avancée majeure dans le développement des nanotechnologies. Les nanofils devraient jouer un rôle clé dans les technologies futures, telles que l’électronique avancée, les cellules solaires et les dispositifs médicaux.

Référence

Peidong Yang et coll. "Concurrence entre l'énergie de surface et l'énergie élastique dans la croissance des nanofils de silicium." Nature 456, 218 (2008).