Une équipe de chercheurs de l’Université Métropolitaine de Tokyo a mis au point une méthode innovante pour créer des « nanoscrolls », des feuilles d’atomes extrêmement fines enroulées. Cette découverte pourrait ouvrir la voie à de nouvelles avancées dans les domaines de la catalyse et des dispositifs photovoltaïques.
Les chercheurs ont utilisé des feuilles de dichalcogénure de métaux de transition (TMDC) avec une composition différente de chaque côté, permettant un enroulement serré qui donne des «nanoscrolls» de cinq nanomètres de diamètre au centre et de plusieurs micromètres de longueur. Cette maîtrise de la nanostructure dans ces « nanoscrolls » promet de nouvelles avancées dans les domaines de la catalyse et des dispositifs photovoltaïques.
La nanotechnologie au service de la création de matériaux
La nanotechnologie offre de nouveaux outils pour contrôler la structure des matériaux à l’échelle nanométrique, promettant un ensemble d’outils nano pour les ingénieurs afin de créer des matériaux et des dispositifs de nouvelle génération.
À l’avant-garde de ce mouvement, une équipe dirigée par le professeur associé Yasumitsu Miyata de l’Université Métropolitaine de Tokyo a étudié les moyens de contrôler la structure des TMDC, une classe de composés aux propriétés intéressantes, telles que la flexibilité, la supraconductivité et une absorption optique unique.
Une méthode innovante pour la création de « nanoscrolls »
Plutôt que d’utiliser les méthodes existantes pour créer des «nanoscrolls», l’équipe a mis au point une nouvelle façon de faire rouler les feuilles.
En commençant par une monocouche de nanofeuille de sélénure de molybdène, ils ont traité la nanofeuille avec un plasma et ont remplacé les atomes de sélénium d’un côté par du soufre ; de telles structures sont appelées nanofeuilles Janus, d’après le dieu ancien à deux faces. L’ajout doux d’un solvant a ensuite permis de détacher les feuilles de la base, qui se sont ensuite spontanément enroulées en « nanoscrolls » en raison de l’asymétrie entre les côtés.
Ces nouveaux «nanoscrolls» sont plusieurs fois plus longs que les nanofeuilles TMDC à paroi simple précédemment fabriquées. De plus, ils ont été trouvés plus serrés que jamais auparavant, avec un centre de seulement cinq nanomètres de diamètre, répondant aux attentes théoriques.
Les «nanoscrolls» ont également été trouvés pour interagir fortement avec la lumière polarisée et ont des propriétés de production d’hydrogène.
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En synthèse
Grâce à une maîtrise sans précédent de la nanostructure, la nouvelle méthode de l’équipe forme la base pour étudier de nouvelles applications des «nanoscrolls» TMDC dans les domaines de la catalyse et des dispositifs photovoltaïques. Cette découverte pourrait bien marquer un tournant dans le domaine de la nanotechnologie et ouvrir la voie à de nouvelles avancées dans divers domaines.
Pour une meilleure compréhension
Qu’est-ce qu’un « nanoscroll » ?
Un «nanoscroll» est une feuille d’atomes extrêmement fine qui est enroulée pour former une structure semblable à un rouleau.
Qu’est-ce que le dichalcogénure de métaux de transition (TMDC) ?
Le TMDC est une classe de composés qui présentent une gamme de propriétés intéressantes, telles que la flexibilité, la supraconductivité et une absorption optique unique.
Quelle est la nouvelle méthode pour créer des « nanoscrolls » ?
La nouvelle méthode consiste à utiliser des nanofeuilles de sélénure de molybdène, à les traiter avec un plasma et à remplacer les atomes de sélénium d’un côté par du soufre. Les feuilles sont ensuite détachées de la base avec un solvant et s’enroulent spontanément en «nanoscrolls».
Quels sont les avantages de cette nouvelle méthode ?
Cette nouvelle méthode permet de créer des «nanoscrolls» plus longs et plus serrés que les méthodes précédentes. De plus, ces « nanoscrolls » interagissent fortement avec la lumière polarisée et ont des propriétés de production d’hydrogène.
Quelles sont les applications potentielles de cette découverte ?
Les «nanoscrolls» pourraient avoir des applications dans les domaines de la catalyse et des dispositifs photovoltaïques.
Références
Légende illustration : En remplaçant les atomes d’un côté de la feuille par un autre élément, l’équipe a réalisé une feuille qui peut spontanément s’enrouler sur elle-même lorsqu’elle est détachée de son substrat. Crédit : Tokyo Metropolitan University
