fr.wedoany.com Rapport : Des chercheurs du National Graphene Institute de l’Université de Manchester (Royaume-Uni) et de l’Université Sun Yat-sen (Chine) ont, pour la première fois, enregistré en temps réel le processus de formation et de croissance de nanostructures semi-conductrices de tellure dans un liquide à l’aide d’un microscope électronique à transmission en phase liquide.
Le tellure est un matériau semi-conducteur important, largement utilisé dans les domaines de l’électronique, de la thermoélectricité et des dispositifs optoélectroniques. Ses performances dépendent largement de la forme et de la taille de ses nanostructures. Un contrôle précis de son processus de croissance est essentiel pour optimiser les performances des dispositifs. Auparavant, il était difficile pour les scientifiques d’observer directement les détails de la nucléation et de la croissance des nanostructures de tellure en milieu liquide.
Grâce à la microscopie électronique à transmission en phase liquide, l’équipe de recherche a observé l’ensemble du processus par lequel le tellure précipite de la solution et s’organise spontanément en nanostructures. Initialement, des particules sphériques de « germes cristallins » apparaissent dans la solution, à partir desquelles de longs nanofils se développent. Au fur et à mesure de la croissance, plusieurs nanofils entrent en compétition pour le tellure disponible dans la solution, entraînant des différences significatives dans la vitesse de croissance et la ramification des différents nanofils.
Les mesures quantitatives montrent que la vitesse de croissance est d’environ 1 à 15 nanomètres par seconde, selon les conditions d’irradiation par le faisceau d’électrons et la présence de nanofils voisins. Cette étude établit pour la première fois une corrélation quantitative entre la cinétique de croissance locale et la compétition réelle entre nanostructures en solution.
L’étude a également révélé que l’ajout de nanoparticules de bismuth au système modifie considérablement le mécanisme de formation du tellure. L’ajout de bismuth augmente le nombre de sites de nucléation, conduisant à la formation de structures plus ramifiées, semblables à des « fougères ». Des expériences supplémentaires d’électrodéposition ont confirmé que le bismuth abaisse le potentiel nécessaire au dépôt du tellure et augmente le rendement total en tellure dans des conditions identiques.
Les chercheurs indiquent que l’observation en temps réel de la croissance permet de prédire et de contrôler le comportement du système dans des conditions de synthèse standard. La professeure Sarah Haigh souligne qu’il s’agit de la première observation directe de l’apparition et de l’évolution de nanofils de tellure en milieu liquide, ce qui permettra un contrôle plus précis de leur forme et de leur structure. Le co-auteur de l’étude, Yi-Chao Zou, ajoute que l’effet du bismuth est reproductible à la fois dans les expériences de microscopie et dans l’électrodéposition classique, ouvrant ainsi une nouvelle voie pour la conception dirigée de nanostructures.
Les auteurs estiment que la stratégie combinant la microscopie électronique en phase liquide et des additifs contrôlés permet non seulement de décrire, mais aussi de réguler de manière dirigée les mécanismes de nucléation et de croissance des nanomatériaux. Cette approche pourrait accélérer le développement de nanostructures de tellure destinées aux dispositifs électroniques, à la conversion d’énergie et aux capteurs, applications qui exigent des paramètres précis à l’échelle nanométrique.
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