Un procédé plus souple pour la synthèse de nanomatériaux 2D

Un procédé plus souple pour la synthèse de nanomatériaux 2D

Une équipe de chercheurs de The University of Bath, au Royaume-Uni, a développé un procédé qui permet d’obtenir d’un seul coup un mélange de structures 2D telles que des nanotubes, tiges, fils ou feuillets.

Les nanomatériaux étudiés par cette équipe sont composés de disulfure de tungstène (WS2), de la famille des dichalcogénures de métaux de transition (TMDs). Ces matériaux, de par leur structure lamellaire peuvent ainsi être considérés comme les analogues inorganiques du graphène, avec des propriétés au moins aussi intéressantes.

Un procédé polyvalent et pilotable

Les travaux réalisés par le Dr. Zichen Liu au cours de sa thèse ont conduit à découpler le procédé de croissance des nanomatériaux en deux phases distinctes, selon le mécanisme décrit à la figure 1. En effet, si le procédé de croissance habituel de WS2 par CVD permet d’obtenir toutes sortes de nanomatériaux en contrôlant les paramètres de déposition, il conduit à la formation d’une seule morphologie à la fois. Le découplage intentionnel, réalisé en apportant une quantité insuffisante de soufre a ainsi permis de créer des phases WO3-x intermédiaires.

Formule de synthèse du WS2 et découplage en 2 phases distinctes (University of Bath)

Une structure inédite et des applications diverses

Dans la grande famille des matériaux 2D, le WS2 attire l’attention des chercheurs à travers le monde en raison de son énorme couplage spin-orbite (spin-orbit splitting). Cette propriété est particulièrement intéressante pour concevoir des matériaux optiques ou encore dans le domaine de la spintronique. Cependant, parmi les nombreuses morphologies de WS2 synthétisées par l’équipe de chercheurs, la plus intéressante semble être celle qu’ils ont nommée “field of blades”, un maillage qui a démontré des propriétés optiques extrêmement puissantes. En effet, cette structure totalement inédite possède par exemple des effets optiques non linéaires tels que la génération de seconde harmonique qui permet de doubler la fréquence d’une source laser.

Par ailleurs, cette morphologie, parce qu’elle présente une très grande surface effective pourrait trouver des applications dans de nombreux autres domaines, comme les technologies de détection.

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