Une équipe de chercheurs du National Institute of Standards and Technology (NIST) et de l’Université du Maryland à College Park ont ​​développé une nouvelle technique pour mesurer avec précision la façon dont les matériaux bidimensionnels (2D) se dilatent lorsqu’ils sont chauffés. Cette nouvelle technique, appelée « microscope à thermoexpansion nano-Raman », est basée sur la spectroscopie Raman, une technique non destructive qui peut fournir des informations sur la structure moléculaire et les propriétés des matériaux.

Les matériaux 2D sont une classe de matériaux d'une épaisseur d'un atome qui ont suscité un intérêt considérable en raison de leurs propriétés uniques et de leurs applications potentielles en électronique, en optoélectronique et dans le stockage d'énergie. Cependant, l’un des défis des matériaux 2D est qu’ils sont souvent très sensibles aux changements de température et que leurs propriétés peuvent changer considérablement lorsqu’elles sont chauffées.

La capacité de mesurer avec précision la dilatation thermique des matériaux 2D est importante pour comprendre leur comportement dans différentes conditions de température et pour concevoir des dispositifs intégrant ces matériaux. La nouvelle technique développée par les chercheurs du NIST et de l'Université du Maryland permet de mesurer la dilatation thermique des matériaux 2D avec une précision et une résolution spatiale élevées.

Le microscope à thermoexpansion nano-Raman fonctionne en focalisant un faisceau laser sur un échantillon de matériau 2D et en mesurant le décalage du spectre Raman à mesure que l'échantillon est chauffé. Le décalage du spectre Raman est lié à la dilatation du matériau et peut être utilisé pour calculer le coefficient de dilatation thermique.

Les chercheurs ont utilisé le microscope à thermoexpansion nano-Raman pour mesurer la dilatation thermique de plusieurs matériaux 2D, notamment le graphène, le bisulfure de molybdène et le disulfure de tungstène. Ils ont constaté que les coefficients de dilatation thermique de ces matériaux sont nettement supérieurs à ceux des matériaux en vrac. En effet, les matériaux 2D ont une densité plus faible et des liaisons interatomiques plus faibles, ce qui les rend plus sensibles à la dilatation thermique.

La nouvelle technique développée par les chercheurs du NIST et de l’Université du Maryland constitue un outil précieux pour étudier les propriétés thermiques des matériaux 2D. Ces informations sont importantes pour comprendre le comportement de ces matériaux dans différentes conditions de température et pour concevoir des dispositifs intégrant ces matériaux.