Se câbler avec des nanofils - les nanofils

Les nanofils sont tout simplement très fils minuscules. Ils sont composés de métaux tels que l'argent, l'or ou le fer, ou de semi-conducteurs tels que le silicium, l'oxyde de zinc et le germanium. Les nanoparticules sont utilisées pour créer ces petits nanofils, qui peuvent avoir un diamètre aussi petit que 3 nanomètres.

Nanofils en croissance

La production de nanofils est similaire à celle des nanotubes; il nécessite l'utilisation d'une particule de catalyseur dans une chambre de réaction chauffée. Pour faire pousser des nanofils composés de nitrure de gallium, les chercheurs de l'Université Harvard font circuler de l'azote gazeux et du gallium vaporisé à travers la chambre de réaction contenant une cible de fer. Les nanoparticules de fer sont vaporisées à partir de la cible par un laser pour agir comme catalyseur. Les deux molécules de gallium et d'azote se dissolvent dans la nanoparticule de fer. Lorsque la quantité de gallium et d'azote dans la particule est telle qu'elle commence à transpirer de la surface, les molécules se précipitent sur la surface de la particule où elles se combinent pour former le nanofil.

Lorsque vous cultivez n'importe quel nanofil, les matériaux que vous utilisez doivent être solubles dans la nanoparticule de catalyseur. Par exemple, pour faire pousser des nanofils de silicium, on utilise une nanoparticule de catalyseur à l'or car le silicium se dissout dans l'or.

Pour faire pousser des réseaux de nanofils - parfaits pour la fabrication de dispositifs électroniques ou de capteurs - vous pouvez utiliser des nanoparticules de catalyseur placées sur un substrat solide, plutôt que des nanoparticules dans une vapeur. Par exemple, des chercheurs de l'Institut national des normes et de la technologie ont utilisé des nanoparticules d'or sur une surface de saphir comme catalyseurs pour faire pousser des réseaux de nanofils composés d'oxyde de zinc. En changeant la taille des nanoparticules d'or, ils sont en mesure de contrôler si les nanofils poussent verticalement incliné à un angle de 60 degrés de la surface, ou horizontalement le long de la surface.

Les nanofils au travail

Plusieurs groupes de recherche ont démontré l'utilisation de nanofils pour créer des dispositifs de mémoire et des transistors. Des chercheurs de Hewlett-Packard et de l'Université de Californie à Los Angeles ont démontré qu'une cellule de mémoire peut être formée à l'intersection de deux nanofils. En utilisant un réseau un peu plus compliqué de nanofils, ils ont également mis au point un dispositif semblable à un transistor appelé un verrou de barre transversale.

Des chercheurs de l'Université de Californie du Sud et du Centre de recherche Ames de la NASA ont mis au point un dispositif de mémoire utilisant des nanofils d'oxyde d'indium. Ils prédisent que cet appareil sera capable de stocker 40 gigabits par centimètre carré, ce qui est beaucoup de données par les normes de n'importe qui.

Les transistors de construction et les dispositifs de mémoire utilisés dans les puces d'ordinateur à partir de matériaux de la largeur d'un nanomètre, tels que les nanofils, sont appelés l'électronique moléculaire .

Pendant ce temps, à l'Université Harvard, ils ont démontré un capteur à base de nanofils capable de détecter les maladies dans les échantillons de sang. La partie active du capteur est un nanofil qui a été fonctionnalisé en y attachant certaines molécules d'acide nucléique. Les molécules d'acide nucléique se lient à un gène de fibrose kystique s'il est présent dans un échantillon de sang. Lorsque cela se produit, la conductance des nanofils change. Le changement de la conductance des nanofils provoque l'écoulement d'un courant.

Ce type de capteur a le potentiel de fournir une analyse immédiate des échantillons de sang pour diverses maladies, peut-être directement dans le cabinet de votre médecin avec juste une piqûre d'épingle dans votre doigt. C'est beaucoup plus pratique que de donner des flacons pleins de sang et d'attendre qu'un test revienne d'un laboratoire. Ajoutez à cela, ce capteur est très sensible et pourrait détecter des maladies que nous n'avons jamais pu détecter auparavant, ou détecter des virus à un stade précoce.

Mais il y a un défi majeur pour les chercheurs qui développent cette technique, que ce soit avec des nanofils ou des nanotubes: ils doivent trouver un moyen de rendre les capteurs sélectifs et d'éviter les faux signaux. Dans la démonstration de Harvard, ils l'ont fait en utilisant un acide nucléique spécifique qui ne se lierait qu'au gène de la fibrose kystique.

Enfin, des chercheurs de l'Institut national des normes et de la technologie, ainsi que des chercheurs de l'Institut Max Planck, étudient l'utilisation de nanofils pour augmenter la densité d'un support d'enregistrement magnétique (comme les lecteurs de disque utilisés dans les ordinateurs). Les deux groupes ont été capables de déposer des réseaux de nanofils magnétiques - et leurs travaux montrent qu'il est possible d'utiliser ce type de structure pour stocker des informations à une densité beaucoup plus élevée que les lecteurs de disques actuels. Cependant, d'autres chercheurs étudient l'idée d'utiliser certains arrangements de nano particules pour faire la même chose que les nanofils. C'est une question de savoir quelle idée l'emportera.