Des scientifiques enfilent des rangées d'atomes métalliques dans des faisceaux de nanofibres

04 mars 2023 (Actualités Nanowerk) Des chercheurs de l'Université métropolitaine de Tokyo ont réussi à enfiler des atomes d'indium métallique entre des fibres individuelles dans des faisceaux de nanofibres de chalcogénure de métal de transition. En trempant les faisceaux dans du gaz d'indium, des rangées d'atomes ont pu se frayer un chemin entre les fibres pour créer une nanostructure unique par intercalation. Grâce à des simulations et des mesures de résistivité, il a été démontré que des faisceaux individuels avaient des propriétés métalliques, ouvrant la voie à une application en tant que nanofils flexibles dans les nanocircuits. Le travail a été rapporté dans (ACS Nano, "Intercalation d'indium en phase vapeur dans les nanofibres de van der Waals de fils W6Te6 atomiquement minces"). Figure 1. (a) Structure cristalline TMC 3D constituée de nanofibres TMC entourées de rangées à un seul atome d'un élément intercalant. (b) Fin et vue latérale d'une seule nanofibre TMC. Les chalcogènes sont dorés, les métaux de transition sont verts et l'élément intercalant est violet foncé. (Image : Université métropolitaine de Tokyo) Fils atomiques de chalcogénures de métaux de transition (TMC) sont des nanostructures constituées d'un métal de transition et d'un élément du groupe 16 comme le soufre, le sélénium et le tellure. Ils sont capables de s'auto-assembler dans un large éventail de structures de dimensionnalité différente, les plaçant au cœur d'une révolution des nanomatériaux qui a fait l'objet d'intenses recherches ces dernières années. En particulier, une classe de structures TMC 3D a suscité un intérêt particulier, consistant en des faisceaux de nanofibres TMC maintenues ensemble par des atomes métalliques entre les fibres, formant toutes un réseau bien ordonné dans sa section transversale (voir Figure 1). Selon le choix du métal, la structure pourrait même être amenée à devenir supraconductrice. De plus, en rendant les faisceaux minces, ils pourraient être transformés en structures flexibles qui conduisent l'électricité : cela fait des nanostructures TMC un candidat de choix pour une utilisation comme câblage dans les nanocircuits. Cependant, il a été difficile de transformer ces structures en fibres longues et fines nécessaires pour les étudier en profondeur, ainsi que pour nanotechnologies applications. Une équipe dirigée par le professeur adjoint Yusuke Nakanishi et le professeur agrégé Yasumitsu Miyata a étudié les techniques de synthèse des nanostructures TMC. Dans des travaux récents, ils ont montré qu'ils pouvaient produire de longs faisceaux minces de TMC (sans métal) sur des échelles de longueur sans précédent. Maintenant, ils ont utilisé une réaction en phase vapeur pour enfiler des rangées atomiquement minces d'indium dans de minces faisceaux de tellurure de tungstène. En exposant leurs longs faisceaux de nanofibres à la vapeur d'indium sous vide à 500 degrés Celsius, les atomes métalliques d'indium se sont frayés un chemin dans l'espace entre les nanofibres individuelles qui composent les faisceaux, formant une rangée intercalante (ou pontante) d'indium qui lie les fibres ensemble. ( a ) Schéma de la structure atomique des faisceaux de nanofibres de tellurure de tungstène et de la structure intercalée finale, ainsi que des images de microscopie électronique à transmission à balayage. (b) Nanofibres TMC 3D synthétisées sur un substrat de silicium. (Image : Université métropolitaine de Tokyo) Après avoir produit avec succès de grandes quantités de ces faisceaux TMC filetés, ils ont étudié les propriétés de leurs nouveaux nanofils. En examinant la résistivité en fonction de la température, ils ont montré de manière concluante que les faisceaux individuels se comportent comme un métal et conduisent ainsi l'électricité. Cela concordait avec les simulations informatiques et montrait également à quel point les structures étaient bien ordonnées. Fait intéressant, ils ont découvert que cette structure était légèrement différente des lots en vrac de nanofibres groupées, en ce que les rangées intercalées faisaient tourner légèrement chaque nanofibre autour de son axe. La technique de l'équipe ne se limite pas seulement au tellurure d'indium et de tungstène, ni à cette structure particulière. Ils espèrent que leurs travaux pourront inspirer un nouveau chapitre pour le développement des nanomatériaux et l'étude de leurs propriétés uniques.

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• La source: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62498.php