La mesure précise du coefficient de dilatation thermique est essentielle pour comprendre les propriétés mécaniques et électroniques des matériaux 2D et pour concevoir des dispositifs basés sur ces matériaux. Les matériaux 2D, qui n’ont que quelques atomes d’épaisseur, ont suscité un intérêt considérable en raison de leurs propriétés uniques, telles que leur résistance élevée, leur flexibilité et leur conductivité électrique. Cependant, la dilatation thermique des matériaux 2D est difficile à mesurer en raison de leur petite taille et de leur faible conductivité thermique.
La nouvelle technique de spectroscopie thermoélastique nano-Raman relève ces défis en utilisant un faisceau laser focalisé pour chauffer une petite zone du matériau 2D et en mesurant le décalage résultant dans le spectre Raman. Le déplacement du spectre Raman est directement lié à la dilatation thermique du matériau. Cette technique permet de mesurer avec précision le coefficient de dilatation thermique des matériaux 2D, même pour des matériaux de seulement quelques nanomètres d’épaisseur.
Les chercheurs ont démontré la nouvelle technique en mesurant le coefficient de dilatation thermique du graphène monocouche, un matériau 2D à base de carbone. Le coefficient de dilatation thermique mesuré du graphène est en excellent accord avec les prédictions théoriques et les résultats expérimentaux précédents. Cela démontre la précision et la fiabilité de la nouvelle technique.
La technique de spectroscopie thermoélastique nano-Raman a le potentiel d'être utilisée pour une large gamme de matériaux 2D, notamment les dichalcogénures de métaux de transition, le nitrure de bore hexagonal et le phosphorène. Cette technique permettra aux chercheurs de mieux comprendre les propriétés thermiques des matériaux 2D et de concevoir des dispositifs qui utilisent ces propriétés.
