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Des nanotubes semi-conducteurs qui se forment spontanément

© 2019 EPFL

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Des chercheurs de l’EPFL ont fabriqué des nanotubes photoluminescents semi-conducteurs, qui s’auto-assemblent naturellement dans un liquide. Dotés de plusieurs murs parfaitement uniformes de quelques atomes d’épaisseur, ces tubes pourraient être utilisés comme fluorophores ou photocatalyseurs, en raison de leurs propriétés optiques.

Contrôler parfaitement la fabrication de composants semi-conducteurs à l’échelle nanométrique ouvre de nombreuses possibilités. Cela permet de conférer à ces structures des propriétés électroniques et optiques uniques.

A l’EPFL, une recherche menée au sein du Laboratoire de microsystèmes à la Faculté des sciences et techniques de l’ingénieur a montré qu’en mélangeant des nanocristaux métalliques et des ligands dans une solution, des nanotubes semi-conducteurs s’auto-assemblaient naturellement. Ces nanotubes sont dotés de trois à six « murs » parfaitement uniformes, d’une épaisseur de l’ordre de l’atome. Ces structures sont les premières de ce genre.

Les nanotubes sont dotés de propriétés de photoluminescence. C’est-à-dire qu’ils sont capables d’absorber de la lumière d’une longueur d’onde précise, puis d’émettre une lumière d’une couleur différente, et très intense. A l’image d’un quantum dot ou puits quantique. Cette capacité les rend intéressants, car ils pourraient être utilisés comme marqueurs fluorescents en recherche médicale, mais aussi en tant que catalyseurs pour des réactions de photoréduction, comme la décoloration de certains colorants organiques, selon des études préliminaires. Le travail des chercheurs a paru dans ACS Central Science.

Une découverte due au hasard
Mais la particularité première de ces nanotubes semi-conducteurs repose sur la façon dont ils se forment. « Notre résultat est en grande partie dû au hasard», explique Xiaopeng Huang, premier auteur de l’étude. « A la base, nous voulions étudier le rôle de certains ligands dans la formation de flocons nanométriques semi-conducteurs en deux dimensions». Les chercheurs ont été surpris de remarquer que certains ligands poussaient en fait les molécules à s’assembler spontanément en structure cylindriques de façon très précise. Une structure qu’il était impossible de fabriquer jusqu’ici.

A la découverte de nouvelles propriétés
Les chercheurs vont maintenant étudier la possibilité de construire des nanotubes dotés d’une seule paroi. D’autres propriétés mécaniques ou électroniques de leurs nanotubes vont faire l’objet d’une investigation.

Références

Xiaopeng Huang, Virendra K. Parashar, Martin A.M. Gijs, Spontaneous Formation of CdSe Photoluminescent Nanotubes with Visible-light Photocatalytic Performance, ACS Central Science. DOI: 10.1021/acscentsci.9b00184


Auteur: Laure-Anne Pessina