Nouveau type de matériau de carbone atomiquement mince –
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Le carbone existe sous diverses formes. En plus du diamant et du graphite, il existe des formes récemment découvertes aux propriétés étonnantes. Par exemple, le graphène, avec une épaisseur d’une seule couche atomique, est le matériau le plus mince connu, et ses propriétés inhabituelles en font un candidat extrêmement intéressant pour des applications telles que l’électronique future et l’ingénierie de haute technologie. Dans le graphène, chaque atome de carbone est lié à trois voisins, formant des hexagones disposés en réseau en nid d’abeille. Des études théoriques ont montré que les atomes de carbone peuvent également s’organiser dans d’autres modèles de réseaux plats, tout en se liant toujours à trois voisins, mais aucun de ces réseaux prédits n’avait été réalisé jusqu’à présent.
Des chercheurs de l’Université de Marburg en Allemagne et de l’Université Aalto en Finlande ont maintenant découvert un nouveau réseau de carbone, qui est atomiquement mince comme le graphène, mais composé de carrés, d’hexagones et d’octogones formant un réseau ordonné. Ils ont confirmé la structure unique du réseau à l’aide de la microscopie à sonde à balayage haute résolution et ont constaté de manière intéressante que ses propriétés électroniques sont très différentes de celles du graphène.
Contrairement au graphène et à d’autres formes de carbone, le nouveau réseau de biphénylène – comme le nouveau matériau est nommé – possède des propriétés métalliques. Les bandes étroites du réseau, de seulement 21 atomes de large, se comportent déjà comme un métal, tandis que le graphène est un semi-conducteur de cette taille. “Ces bandes pourraient être utilisées comme fils conducteurs dans les futurs appareils électroniques à base de carbone.” a déclaré le professeur Michael Gottfried, de l’Université de Marburg, qui dirige l’équipe qui a développé l’idée. L’auteur principal de l’étude, Qitang Fan de Marburg, poursuit: “Ce nouveau réseau de carbone peut également servir de matériau d’anode supérieur dans les batteries lithium-ion, avec une capacité de stockage de lithium supérieure à celle des matériaux actuels à base de graphène.”
L’équipe de l’Université Aalto a aidé à imager le matériau et à déchiffrer ses propriétés. Le groupe du professeur Peter Liljeroth a réalisé la microscopie à haute résolution qui a montré la structure du matériau, tandis que les chercheurs dirigés par le professeur Adam Foster ont utilisé des simulations et des analyses informatiques pour comprendre les propriétés électriques passionnantes du matériau.
Le nouveau matériau est fabriqué en assemblant des molécules contenant du carbone sur une surface en or extrêmement lisse. Ces molécules forment d’abord des chaînes, constituées d’hexagones liés, et une réaction ultérieure relie ces chaînes ensemble pour former les carrés et les octogones. Une caractéristique importante des chaînes est qu’elles sont chirales, ce qui signifie qu’elles existent en deux types de mise en miroir, comme les mains gauche et droite. Seules les chaînes du même type s’agrègent à la surface de l’or, formant des assemblages bien ordonnés, avant de se connecter. Ceci est essentiel pour la formation du nouveau matériau carboné, car la réaction entre deux types différents de chaînes ne conduit qu’au graphène. «La nouvelle idée est d’utiliser des précurseurs moléculaires qui sont modifiés pour produire du biphénylène au lieu du graphène», explique Linghao Yan, qui a réalisé les expériences de microscopie à haute résolution à l’Université Aalto.
Pour l’instant, les équipes travaillent à produire de plus grandes feuilles du matériau, afin que son potentiel d’application puisse être exploré plus avant. Cependant, “nous sommes convaincus que cette nouvelle méthode de synthèse mènera à la découverte d’autres nouveaux réseaux de carbone.” dit le professeur Liljeroth.
Source de l’histoire:
Matériaux fourni par Université Aalto. Remarque: le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.
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