[Publication] Formation de réseaux denses de nanopuits par irradiation laser de films minces de verres métalliques

Dans cette étude, les chercheur.es ont développé une approche efficace pour la fabrication de réseaux de nanopuits par un processus laser en une étape ouvrant des applications prometteuses pour le stockage et détection d'éléments chimiques ou biologiques.

Des couches minces de verres métalliques biocompatibles de composition de Zr₆₅Cu₃₅ ont été fabriquées par pulvérisation magnétron. Des réseaux de nanopuits denses se forment spontanément dans le spot d'irradiation laser ultra-rapide avec des dimensions pouvant aller jusqu'à 20 nm. La forme évasée mise en évidence par microscopie électronique à transmission est idéale pour assurer une immobilisation de matière chimique ou biologique dans les nanopuits.

Cette étude indique également que la localisation des nanopores induits par un phénomène de cavitation peut être contrôlée par la densité et la taille de l'interstice nanométrique initial provenant de la structure colonnaire des films déposés par pulvérisation magnétron.

En plus de la fonctionnalisation topographique, l’irradiation laser du matériau amorphe à base de cuivre et de zirconium présente des changements structuraux analysés par des techniques spectroscopiques à l'échelle nanométrique, telles que la spectroscopie à dispersion d'énergie, les photons X et la spectroscopie de perte d'énergie des électrons.

Suite à l’irradiation laser, des nanocristaux de zircone monoclinique se développent dans la matrice du verre atomique autour du nanopuits. Le mécanisme de formation de ces nanostructures est guidé par un processus d'oxydation local catalysé par des conditions de température et de pressions extrêmes estimées par une simulation atomistique de la formation de nanopuits induite par laser.

Références :

Titre : High‑density nanowells formation in ultrafast laser‑irradiated thin film metallic glass

Auteurs : Mathilde Prudent, Djafar Iabbaden, Florent Bourquard, Stéphanie Reynaud, Yaya Lefkir, Alejandro Borroto, Jean‑François Pierson, Florence Garrelie, Jean‑Philippe Colombier

Nom de la revue : Nano-Micro Letters

Date de parution (en ligne) : Avril 2022

Lien : https://doi.org/10.1007/s40820-022-00850-4

Légende de l'image : Formation d’un réseau de nanopuits lors de l’irradiation laser d’un verre métallique en film mince