Des nanocristaux pour de nouveaux matériaux
Ces surfaces ou matériaux, solides, durables, légers et flexibles se révèlent être la plus grande avancée technologique depuis l'invention du plastique. Ces matériaux qui sont à la pointe de la technologie, s'appuient sur les nanotechnologies pour nous fournir toutes les propriétés désirées. C'est dans cet esprit que le projet SA-Nano («Self Assembly of Shape Controlled Colloidal Nanocrystals») financé par l'UE, a étudié comment ces nanocristaux très spéciaux pouvaient s'assembler automatiquement pour former certaines de ces nouvelles surfaces. Ces dernières années, les nanocristaux ont permis le développement des diodes électroluminescentes (LED), des cellules photovoltaïques ou des marqueurs électroniques et biologiques, pour ne nommer que quelques-unes de leurs applications. Les chercheurs de ce projet cherchent à développer de nouvelles formes allongées de nanocristaux (nanorods) ou des tétrapodes possédant à leur extrémité des métaux semi-conducteurs ou des oxydes magnétiques. Nombre de ces nouveaux nanocristaux hybrides ont été combinés avec des biomolécules pour en favoriser l'auto-assemblage. L'association de ces nanocristaux se fait, dans certains cas, par collage moléculaire et biomoléculaire avec génération de liaisons permettant d'aboutir à des structures tridimensionnelles en réseau comme des structures en hélice ou des substrats en motifs répétitifs. L'alignement en forme de tige a été obtenu grâce aux techniques de la microfluidique et de nombreux outils ont été développés pour modeler l'autoassemblage de ces cristaux en nanorods et tétrapodes. Les chercheurs ont également étudié l'effet de proximité sur les propriétés électroniques et optiques de ces nanocristaux dont la forme a été contrôlée. Ils ont étudié leurs propriétés en utilisant des techniques d'optique et de magnétique et la microscopie à sonde locale, ce qui a permis d'obtenir un aperçu de leur comportement. Ces nouvelles structures de tiges allongées et de tétrapodes ont révélé des propriétés encore jamais observées, permettant aux chercheurs d'étudier la structure et l'énergie de charge électronique en fonction de la distance de nanorods voisins. Contrairement aux nanocristaux multicouches ou sphériques, les matrices ordonnées de nanorods montrent clairement une orientation cohérente unidirectionnelle le long d'une direction définie. Ces nouveaux matériaux dont la composition et la structure sont parfaitement prévisibles ouvrent la voie à de nombreuses applications concrètes. L'assemblage de ces nanorods magnétiques génère également de nouveaux effets collectifs. Les tétrapodes sont maintenant utilisés dans des dispositifs photovoltaïques à couche mince, incorporés dans une matrice hôte composée d'un polymère conducteur. Cette technique pourrait permettre d'obtenir des cellules photovoltaïques très rentables générant une conversion de l'énergie avec un très faible impact environnemental. Enfin, ces nouveaux nanocristaux seront également fort utiles dans les processus de catalyse employés pour la décontamination des polluants. Le projet SA-Nano a montré avec succès les possibilités de ces nanocristaux, l'exploitation industrielle de leurs résultats n'est plus qu'une question de temps. Toutes ces avancées possèdent un potentiel considérable pour des applications industrielles, elles mèneront l'industrie à un niveau technologique encore jamais atteint.
