Booster la sélectivité chirale de la croissance des nanotubes par évolution dirigée – DARWIN

Des progrès majeurs ont récemment engendré une renaissance des nanotubes de carbone (NTC) pour la prochaine génération de transistors en microélectronique, transistors devant combiner une forte densité de courant et une faible consommation d’énergie. Cependant, ces applications requièrent à la fois une densité et une pureté en NTC semi-conducteurs très élevées qui ne peuvent pas être atteintes conjointement avec les méthodes actuelles. Pour répondre à ce double défi, notre projet propose d’explorer une approche disruptive d’évolution dirigée tirant parti des petites différences de propriétés entre NTC de différents types (métalliques ou semi-conducteurs) et chiralités, sur plusieurs cycles de croissance-mutation-sélection. Une telle approche, si démontrée, ouvrirait une voie sans précédent pour la croissance sélective de cristaux 1D tels que les nanotubes, les nanofils et les nanorubans. Nous proposons pour cela un programme de recherche en trois étapes de difficulté graduelle. Tout d’abord, nous proposons d’élucider l’influence de la chiralité du NTC sur ses cinétiques de croissance et de gravure catalytiques en utilisant des méthodes avancées d'imagerie optique in situ, de MET à résolution atomique et de simulations numériques. Ensuite, nous proposons de stimuler par différents stimuli mutagènes des changements de chiralité (mutations) le long de longs NTC individuels, et d’étudier de manière statistique la relation entre chiralités finale et initiale. Enfin, nous proposons de combiner ces connaissances pour concevoir et optimiser des expériences d’évolution dirigée constituées de multiples cycles de croissance-mutation-gravure, et de caractériser quantitativement l’effet de ces traitements sur la sélectivité en chiralité et la pureté en NTC semi-conducteurs.