Les fils atomiques ont des propriétés électriques qui couvrent un champ large d'applications, notamment en nanoélectronique. Mais, fragiles et très oxydables, il est difficile de les mettre au point et de les étudier après les avoir synthétisés, même sous un vide extrême. On use de stratagèmes pour les protéger afin d'étudier leurs propriétés physiques.
Les méthodes classiques de fabrication développées depuis une dizaine d'années souffrent de faibles rendements en fils atomiques. Ryo Kitaura et ses collègues, de l'Université de Nagoya, ont récemment contourné ce problème en synthétisant des chaînes atomiques à l'intérieur de la cavité de nanotubes de carbone à paroi simple ou à double paroi. Ils réussissent à remplir l'espace du nanotube à plus de 80 pour cent.
Protégés par le « mur » d'atomes de carbone, les fils atomiques sont stabilisés, et la microscopie électronique à transmission à haute résolution révèle leur structure. Le procédé de fabrication est simple : les chercheurs ont placé des nanotubes de carbone de haute pureté et de la poudre d'europium (Eu) dans un tube de verre sous vide (10-6 torr), puis on chauffé l'ensemble autour de 500-600°C. La faible température de sublimation de l'europium ainsi que ses propriétés magnétiques en font un candidat de choix. Sous ultravide, et à haute température, la poudre métallique d'europium se vaporise et les atomes s'auto-assemblent pour former un fil atomique, en adoptant les contours de la cavité unidimensionnelle du nanotube, celle-ci faisant office de moule.
Les chimistes ont estimé la longueur des fils à environ un micromètre, proche de celle du nanotube. Le nombre de chaînes d'europium obtenues dépend du nanotube utilisé (paroi simple ou double, diamètre de l'ordre du nanomètre). Comme attendu, le nombre de fils atomiques s'ajuste au diamètre de la cavité ; entre une et quatre chaînes atomiques peuvent être obtenues.
Reste à étudier plus en détail les propriétés électriques de ces fils encastrés dans des nanotubes, mais leur stabilité est déjà prometteuse.
