Une combinaison unique de cuivre et de graphite découverte dans le cadre de la recherche fondamentale sur l'énergie au laboratoire Ames du département américain de l'Énergie pourrait avoir des implications pour l'amélioration de l'efficacité énergétique des batteries lithium-ion, qui comprennent ces composants.

"Nous sommes assez excités par cela, car on ne s'y attendait pas, " a déclaré Pat Thiel, un scientifique du laboratoire Ames et professeur émérite de chimie et de science et ingénierie des matériaux à l'Iowa State University. "Le cuivre ne semble pas du tout interagir fortement ou favorablement avec les matériaux graphitiques, donc c'était une grosse surprise. Cela nous met vraiment au défi de comprendre les raisons et les mécanismes impliqués. »

Les scientifiques ont bombardé le graphite dans un environnement à ultra-vide avec des ions pour créer des défauts de surface. Le cuivre a ensuite été déposé sur le graphite bombardé d'ions tout en le maintenant à température élevée, à 600-800 K. La voie synthétique a créé des îlots de cuivre multicouches entièrement recouverts de couche(s) de graphène.

"Le cuivre est un matériau hautement conducteur mais sensible à l'oxydation. Pouvoir l'intégrer avec succès juste sous la surface du graphite protège le cuivre, et suggère un certain nombre d'applications potentielles, y compris la technologie de la batterie, " a déclaré l'assistante de recherche Ann Lii-Rosales.

La recherche est la continuation d'une découverte de l'année dernière, lorsque les chercheurs ont encapsulé le dysprosium, une terre rare magnétique, sous une seule couche de graphène. Encouragés par leur succès, ils ont commencé à tester les possibilités de la méthode avec d'autres éléments, y compris le cuivre.

La recherche est discutée plus en détail dans l'article "Formation of Multilayer Cu Islands Embedded under the Surface of Graphite:Characterization and Fundamental Insights" dans le Journal de chimie physique C .