Une équipe de la Michigan State University a développé une nouvelle méthode pour « dessiner » des cristaux. Cette technologie innovante d'étirage de cristaux au laser permet la génération de cristaux à la demande à des moments et à des emplacements spécifiés, offrant ainsi des capacités de fabrication de matériaux plus précises pour des domaines tels que les cellules solaires, l'éclairage LED et l'imagerie médicale. Cette avancée majeure a été publiée dans le dernier numéro d'ACS Nano, une revue de l'American Chemical Society.
Les cristaux sont omniprésents, depuis les écrans de télévision et les détecteurs de fumée jusqu'aux appareils à ultrasons et aux systèmes sonar. Leurs propriétés optiques et électriques uniques soutiennent les progrès technologiques modernes. Cependant, les méthodes de croissance traditionnelles entraînent souvent la formation de cristaux à des moments et à des endroits aléatoires, ce qui rend difficile la garantie de la qualité et de la cohérence. Cette incertitude a longtemps limité la fabrication d'appareils-hautes performances.
Pour relever ce défi, l'équipe a utilisé la technologie laser ultrarapide pour réaliser le tout premier « dessin » de cristaux à l'échelle nanométrique. Ils ont sélectionné des cristaux de pérovskite aux halogénures de plomb pour leurs expériences-matériaux ayant des applications importantes dans les LED, les cellules solaires et l'imagerie médicale.
Contrairement aux précédentes étapes complexes de croissance des cristaux, l’équipe n’a pas utilisé de germes de cristaux comme modèles. Au lieu de cela, ils ont ciblé une minuscule nanoparticule d'or brillante-moins d'un-millième du diamètre d'un cheveu humain-avec un laser. Lorsqu’une seule impulsion laser frappait la surface de la nanoparticule, elle générait un chauffage instantané, induisant une croissance cristalline grâce à cette interaction. Grâce à la microscopie à grande vitesse-, ils ont même pu observer ce processus en temps réel.
Cette méthode de dessin de cristaux au laser ressemble à une gravure au laser sur du métal ou du bois. Il améliore non seulement la contrôlabilité de la fabrication des cristaux, mais fournit également de nouveaux outils de recherche dans des domaines tels que l'énergie, l'électronique et la technologie quantique. Simultanément, cela aide les chimistes à mieux comprendre le mystère de longue date de la formation des cristaux.
Grâce à cette méthode, l’équipe peut contrôler avec précision quand et où les cristaux se développent. Ils peuvent s'asseoir devant le microscope et assister au tout premier instant de la naissance d'un cristal, guidant ainsi sa direction de croissance. Ensuite, ils prévoient d'utiliser des lasers de plusieurs couleurs pour « dessiner » des motifs cristallins plus complexes et tenter de créer de nouveaux matériaux inaccessibles par les méthodes traditionnelles.
