En remplaçant les atomes d’un côté de la nanofeuille par un élément différent, l’équipe a réalisé une nanofeuille qui peut spontanément rouler en rouleau lorsqu’elle est détachée de son substrat. Crédit : Université métropolitaine de Tokyo
Les nanosheets Janus apportent un contrôle sans précédent à la préparation des nanoscrolls.
Des chercheurs de l’Université métropolitaine de Tokyo ont mis au point une nouvelle façon d’enrouler de fines feuilles d’atomes pour former des « nanorouleaux ». Leur approche unique utilise des feuilles de dichalcogénure de métal de transition avec une composition différente de chaque côté, réalisant un rouleau serré qui donne des rouleaux jusqu’à cinq nanomètres de diamètre au centre et des micromètres de longueur. Le contrôle de la nanostructure de ces volutes promet de nouveaux développements dans les domaines de la catalyse et des dispositifs photovoltaïques.
Avancées en nanotechnologie
La nanotechnologie nous offre de nouveaux outils pour contrôler la structure des matériaux au niveau à l’échelle nanométrique, promettant un ensemble complet de nano-outils permettant aux ingénieurs de créer des matériaux et des dispositifs de nouvelle génération. À l’avant-garde de ce mouvement, une équipe dirigée par le professeur agrégé Yasumitsu Miyata de l’Université métropolitaine de Tokyo étudie les moyens de contrôler la structure des dichalcogénures de métaux de transition (TMDC), une classe de composés dotés d’un large éventail de propriétés intéressantes, telles que la flexibilité. , supraconductivité et absorbance optique unique.
Une nouvelle méthode de production de nanoscrolls
Dans leurs derniers travaux, ils ont jeté leur dévolu sur de nouvelles façons de fabriquer des nano-parchemins, des nanofeuilles enroulées dans des structures serrées ressemblant à des volutes. Il s’agit d’une approche intéressante pour réaliser des structures à parois multiples : puisque la structure de chaque feuille est la même, les orientations des couches individuelles sont alignées les unes par rapport aux autres.
Cependant, les deux méthodes existantes de fabrication de nanoparchemins présentent des problèmes importants. Dans l’un, l’élimination des atomes de soufre de la surface de la nanofeuille crée des distorsions qui provoquent l’enroulement de la feuille ; mais ce faisant, ils détruisent la structure cristalline de la feuille. Dans l’autre, un solvant est introduit entre la nanofeuille et le substrat, décollant la feuille de la base et permettant la formation de nanorouleaux sans défauts. Cependant, les structures tubulaires ainsi réalisées ont tendance à avoir des diamètres importants.
Percée avec les nanofeuilles Janus
Au lieu d’approches comme celle-ci, l’équipe a mis au point une nouvelle façon d’enrouler les feuilles. En commençant par une nanofeuille de séléniure de molybdène monocouche, ils ont traité la nanofeuille avec un plasma et remplacé les atomes de sélénium d’un côté par du soufre ; ces structures sont appelées nanofeuilles Janus, du nom de l’ancien dieu à deux visages. L’ajout doux d’un solvant détache ensuite les feuilles de la base, qui s’enroulent alors spontanément en volutes en raison de l’asymétrie entre les côtés.
Ces nouveaux nanoscrolls ont une longueur de plusieurs microns, ce qui est nettement plus long que les nanofeuilles TMDC à paroi unique fabriquées précédemment. De plus, ils se sont révélés plus serrés que jamais, avec un centre mesurant jusqu’à cinq nanomètres de diamètre, répondant ainsi aux attentes théoriques. Il a également été constaté que les rouleaux interagissent fortement avec la lumière polarisée et possèdent des propriétés de production d’hydrogène.
Implications pour les technologies futures
Cette nouvelle méthode de création de nanoscrolls TMDC ouvre la voie à d’importantes recherches sur leurs applications dans la catalyse et les dispositifs photovoltaïques. La capacité de contrôler avec précision les nanostructures de ces volutes ouvre de nouvelles possibilités pour le développement de matériaux et de technologies avancés.
Financement : Agence japonaise pour la science et la technologie, Société japonaise pour la promotion de la science, ministère de l’Éducation, de la Culture, des Sports, de la Science et de la Technologie (MEXT), Yazaki Memorial Foundation for Science and Technology, Fondation Mitsubishi, Bourse de recherche de la Murata Science Foundation, Le programme de projets de recherche coopérative de l’Institut de recherche sur les communications électriques, Université du Tohoku
