Une équipe de chercheurs d'Allemagne, les États-Unis et le Royaume-Uni ont découvert qu'un nombre important de liaisons H-C se formaient lorsque les atomes d'hydrogène étaient forcés à grande vitesse à entrer en collision avec le graphène. Dans leur article publié dans la revue Science, les chercheurs décrivent leurs efforts pour visualiser le mouvement à l'échelle atomique qui se produit et les voies de dissipation d'énergie qui sont impliquées lorsque des liaisons covalentes se forment, dans ce cas entre un atome de carbone et un atome d'hydrogène lorsqu'il se brise dans une feuille de graphène. Liv Hornekær avec iNANO a publié un article Perspective sur le travail effectué par l'équipe dans le même numéro de la revue.

Les chercheurs constatent que malgré beaucoup d'efforts, très peu de moyens ont été trouvés pour voir ce qui se passe à l'échelle atomique lorsqu'une liaison covalente se forme. Dans ce nouvel effort, ils ont cherché à trouver une nouvelle façon de voir ce qui se passe en utilisant des atomes d'hydrogène et du graphène. Ils soulignent que pour qu'une liaison covalente se forme entre des molécules en collision, l'énergie doit s'écouler d'eux dans le reste des molécules d'un système donné. À cette fin, les chercheurs ont tiré des atomes d'hydrogène à grande vitesse sur une feuille de graphène posée sur une plaque en platine. Ils ont choisi le graphène car il présente une asymétrie extrême (un attribut qui en fait l'un des rares matériaux à se contracter lorsqu'il est chauffé). Ils ont ensuite surveillé de près et mesuré ce qui s'est passé lorsque l'atome d'hydrogène a frappé.

Les chercheurs rapportent que la collision entre l'atome d'hydrogène et la feuille de graphène a entraîné la création de liaisons entre l'atome d'hydrogène et les atomes de carbone dans le graphène. Ils rapportent en outre que l'énergie a été très efficacement dissipée par une onde sonique dans le plan qui s'est formée en se déplaçant le long de la feuille de graphène. Ils ont également découvert qu'une onde transversale s'était également formée qui supportait des vibrations hors du plan - elle était formée par le déplacement d'atomes de carbone lorsqu'ils interagissaient avec l'atome d'hydrogène. L'équipe rapporte également que les liaisons H-C qui se sont formées étaient suffisamment fortes pour permettre à de nombreux atomes d'hydrogène de coller réellement à la feuille de graphène plutôt que de rebondir dessus. Ils affirment également que leurs expériences ont révélé une voie jusqu'alors inconnue vers la perte d'énergie dans un système où se forment des liaisons covalentes, ouvrant de nouvelles façons d'étudier le processus tel qu'il se produit.

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