Un groupe de recherche de l’Université de Nagoya au Japon, a développé une nouvelle méthode pour fabriquer des nanofeuilles, ces films ultra-fins de matériaux bidimensionnels qui ne mesurent que quelques nanomètres d’épaisseur, en environ une minute.
Cette technologie novatrice permet de former des films de nanofeuilles de grande qualité avec un simple clic, sans nécessiter de connaissances ou de technologies spécialisées. « L’impact de nos découvertes pourrait contribuer à développer le processus de fabrication industrielle pour divers types de dispositifs à base de nanofeuilles« , ont commenté les chercheurs.
Les nanofeuilles, dont l’épaisseur se mesure en nanomètres, sont si fines qu’elles sont invisibles à l’oeil nu lorsqu’on les observe de côté. Leur potentiel d’application est immense, allant de l’électronique à la catalyse, en passant par le stockage d’énergie et la biomédecine.
Qu’elles soient à base de graphène ou de nanofeuilles inorganiques, elles sont actuellement testées dans une gamme de dispositifs allant des cellules solaires aux capteurs et batteries, grâce à leurs propriétés électriques, de transparence et de résistance à la chaleur, différentes de celles des matériaux conventionnels.
Cependant, les techniques actuelles de fabrication de ces films ultra-minces, telles que la méthode Langmuir-Blodgett, nécessitent une opération habile et des conditions complexes. « En utilisant les méthodes existantes, il faut environ une heure pour fabriquer une seule couche« , a déclaré Osada. « Cela crée un goulet d’étranglement majeur dans la fabrication des nanofeuilles. »
Pour remédier à cette situation, le groupe s’est donné pour objectif de développer un nouveau processus capable de produire facilement et rapidement des films de nanofeuilles de haute qualité. Leur solution : un procédé de formation de film automatisé qui produit des nanofeuilles en environ une minute à l’aide d’une simple goutte d’une solution aqueuse colloïdale déposée sur un substrat chauffé sur une plaque chauffante à l’aide d’une pipette automatique.
« La réduction de la tension superficielle de la solution aqueuse colloïdale et la promotion de la convection des nanofeuilles ont supprimé le chevauchement et les lacunes entre les nanofeuilles et nous ont permis de contrôler leur alignement« , a déclaré Osada. « La construction couche par couche de films multicouches contrôlés par l’unité d’épaisseur des nanofeuilles a été rendue possible en répétant l’opération de fabrication du film à une seule couche, soigneusement carrelé.«
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« L’approche que nous avons développée est prometteuse pour devenir une technologie clé en tant que méthode de fabrication de films minces industriels et de nano-revêtement pour les nanofeuilles, car elle est simple, rapide et nécessite seulement une petite quantité de solution pour fabriquer un film de grande qualité et de grande surface avec un alignement soigneusement carrelé, » a ajouté Osada. « Cette technologie repose sur des opérations simples de dépôt et d’aspiration à l’aide d’une pipette automatique et ne nécessite pas de connaissances ou de technologies spécialisées. »
Une caractéristique marquante de cette technologie est son applicabilité à une grande variété de nanofeuilles de différentes compositions et structures, telles que les oxydes, le graphène, et le nitrure de bore. Elle peut également former des films sur des substrats de diverses formes, tailles et matériaux, ce qui en fait une technologie de formation de film extrêmement polyvalente.
Cette innovation pourrait marquer une avancée significative dans la réalisation d’applications industrielles de nanofeuilles dans divers domaines.
The study was published in ACS Applied Materials & Interfaces (« Automated One-Drop Assembly for Facile 2D Film Deposition »).
Illustration image / Les films 2D de haute qualité pourraient être à portée de main (Image : Dr Minoru Osada)
