Restez toujours informé: suivez-nous sur Google Actualités (icone ☆)
Le diamant colloïdal fait rêver nombre de chercheurs depuis plus de trente ans. Une telle structure, formée par l'auto-assemblage de minuscules billes, permettrait d'utiliser la lumière comme on utilise les électrons en informatique. Bien que l'idée existe depuis longtemps, personne n'était parvenu jusqu'ici à la produire de façon stable et peu coûteuse. Des travaux réalisés à NYU auxquels ont participé des chercheurs de SKKY et du CNRS ont permis de relever ce défi. Cette découverte, parue dans la revue Nature, pourrait ouvrir la voie vers des circuits optiques performants très recherchés pour les ordinateurs, des nouveaux lasers ou des filtres de lumière.
Diamant colloïdal formé par l'autoassemblage de particules pyramidales portant des patches interactifs (représentés en bleu) recouverts d'une brosse d'ADN. © David J. Pine
Les colloïdes sont des suspensions de minuscules particules 100 fois plus petites que le diamètre d'un cheveu qui peuvent s'organiser dans différentes structures cristallines en fonction des interactions qu'elles développent entre elles. Une façon de contrôler ces interactions consiste à accrocher à la surface de ces briques de base des brins d'ADN qui agissent comme une sorte de velcro® moléculaire et forcent les sphères dans un empilement prédéterminé, au cours de leur auto-assemblage. Ce procédé avais permis jusqu'ici d'atteindre différents cristaux colloïdaux, y compris cubiques, mais jamais la très recherchée structure diamant. Le diamant colloïdal permettrait pourtant de créer un véritable filtre à bande interdite pour la lumière visible, très recherché en photonique, qui fonctionnerait pour les photons à l'instar des semi-conducteurs pour les électrons.
Un groupe de chercheurs d'NYU, dont un ancien postdoc qui poursuit à présent ses travaux au Centre de Recherche Paul Pascal (CRPP, CNRS/Université de Bordeaux) et un chercheur de la Sungkyunkwan University (SKKU, Suwon, South Korea), a mis au point un nouveau procédé facilement transposable à l'industrie et qui permet l'auto-assemblage stable et reproductible de particules de forme pyramidale en une structure type diamant. Ces structures sont stables même lorsque le liquide dans lequel elles sont dispersées est séché. L'équipe s'attache à présent à démontrer leur utilité dans des applications concrètes et travaille d'ores et déjà à la création de filtres à bande interdite pour la lumière à partir de ces matériaux. Les propriétés photoniques de ce nouveau diamant colloïdal pourraient bien impacter la façon dont les technologies optiques sont produites.
Référence:
Mingxin He, Johnathon P. Gales, Étienne Ducrot, Zhe Gong, Gi-Ra Yi, Stefano Sacanna & David J. Pine, Colloidal diamond,Nature, 23/09/2020.
https://doi.org/10.1038/s41586-020-2718-6
https://engineering.nyu.edu/news/tandon-researchers-develop-method-create-colloidal-diamonds
Populaires