Une équipe de la Tulane University School of Science and Engineering a développé une nouvelle famille de matériaux bidimensionnels qui, selon les chercheurs, ont des applications prometteuses, notamment dans l'électronique de pointe et les batteries haute capacité.

Dirigée par Michael Naguib, professeur adjoint au Département de physique et d'ingénierie physique, l'étude a été publiée dans la revue Advanced Materials .

"Les matériaux bidimensionnels sont des nanomatériaux dont l'épaisseur est de l'ordre du nanomètre (le nanomètre est un millionième de millimètre) et les dimensions latérales des milliers de fois l'épaisseur", a déclaré Naguib. "Leur planéité offre un ensemble unique de propriétés par rapport aux matériaux en vrac."

Le nom de la nouvelle famille de matériaux 2D est les carbo-chalcogénures de métaux de transition, ou TMCC. Il combine les caractéristiques de deux familles de matériaux 2D :les carbures de métaux de transition et les dichalcogénures de métaux de transition.

Naguib, professeur de début de carrière Ken &Ruth Arnold en sciences et ingénierie, a déclaré que ce dernier est une grande famille de matériaux qui a été largement explorée et jugée très prometteuse, en particulier pour le stockage et la conversion d'énergie électrochimique. Mais il a ajouté que l'un des défis liés à leur utilisation est leur faible conductivité électrique et leur stabilité.

D'autre part, a-t-il dit, les carbures de métaux de transition sont d'excellents conducteurs électriques avec une conductivité beaucoup plus puissante. La fusion des deux familles en une seule devrait avoir un grand potentiel pour de nombreuses applications telles que les batteries et les supercondensateurs, la catalyse, les capteurs et l'électronique.

"Au lieu d'empiler les deux matériaux différents comme des blocs de construction Lego avec de nombreuses interfaces problématiques, nous développons ici un nouveau matériau 2D qui combine les deux compositions sans aucune interface", a-t-il déclaré.

"Nous avons utilisé un processus d'exfoliation assistée par électrochimie en insérant des ions lithium entre les couches de carbo-chalcogénures de métaux de transition en masse, suivis d'une agitation dans l'eau", a déclaré Ahmad Majed, le premier auteur de l'article et candidat au doctorat en physique des matériaux et Ingénieur à Tulane travaillant dans le groupe de Naguib.

Contrairement à d'autres nanomatériaux exotiques, a déclaré Majed, le processus de fabrication de ces nanomatériaux 2D TMCC est simple et évolutif.

En plus de Naguib et Majed, l'équipe comprend Jiang Wei, professeur agrégé en physique et génie physique; Jianwei Sun, professeur adjoint en physique et génie physique; doctorat les candidats Kaitlyn Prenger, Manish Kothakonda et Fei Wang à Tulane; et le Dr Eric N. Tseng et le professeur Per O.A. Persson de l'Université de Linkӧping en Suède. + Explorer plus loin

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