(PhysOrg.com) -- Lors de l'annonce la semaine dernière du prix Nobel de physique, l'Académie royale suédoise des sciences a salué les "propriétés exceptionnelles du graphène qui proviennent du monde remarquable de la physique quantique". S'il ne faisait pas assez chaud avant, cette feuille de carbone atomiquement mince est maintenant officiellement sous les projecteurs du monde.

La promesse du graphène réside dans la simplicité de sa structure :un réseau en « fil de poulet » d'atomes de carbone d'une seule couche d'épaisseur. Cette feuille confine les électrons dans une dimension, les forçant à traverser un avion à toute allure. Un tel confinement quantique entraîne une électronique stellaire, propriétés mécaniques et optiques bien au-delà de ce que le silicium et d'autres matériaux semi-conducteurs traditionnels offrent. Qui plus est, si les électrons du graphène étaient restreints en deux dimensions, comme dans un nanoruban, cela pourrait grandement bénéficier aux dispositifs de commutation logique, la base des unités de calcul dans les puces informatiques d'aujourd'hui.

Maintenant, Yuegang Zhang, scientifique des matériaux de Berkeley Labs et ses collègues de l'Université de Californie, Los Angeles s'oriente vers des appareils plus efficaces en étudiant le « bruit » dans de tels nanorubans de graphène, des bandes unidimensionnelles de graphène d'une largeur nanométrique.

« Les nanorubans de graphène atomiquement minces nous ont fourni une excellente plate-forme pour révéler la forte corrélation entre la fluctuation de la conductance et les structures électroniques quantifiées des systèmes quasi-unidimensionnels, " dit Zhang, membre du personnel scientifique de l'installation de nanostructures inorganiques de la fonderie moléculaire. "Cette méthode devrait avoir une utilisation beaucoup plus large pour comprendre les phénomènes de transport quantique dans d'autres dispositifs nanoélectroniques ou moléculaires."

Zhang et ses collègues ont déjà signalé des moyens de fabriquer des films de graphène (www.physorg.com/news189954890.html) et de révéler des rapports signal/bruit basse fréquence pour des dispositifs de graphène sur un substrat de silice (www.physorg.com/news200314797.html ).

Dans l'étude actuelle, l'équipe a fabriqué des nanorubans de graphène à l'aide d'une technique de fabrication basée sur un masque de nanofil. En mesurant la fluctuation de la conductance, ou « bruit » des électrons dans les nanorubans de graphène, les chercheurs ont directement sondé l'effet du confinement quantique dans ces structures. Leurs découvertes cartographient la structure de bande électronique de ces nanorubans de graphène à l'aide d'une méthode de sondage électrique robuste. Cette méthode peut être appliquée à un large éventail de matériaux nanométriques, y compris les appareils électroniques à base de graphène.

"Cela nous étonne d'observer une corrélation aussi claire entre le bruit et la structure de bande de ces nanomatériaux de graphène, ", déclare l'auteur principal Guangyu Xu, un physicien à l'Université de Californie, Los Angeles. «Ce travail apporte un soutien solide à la formation de sous-bandes quasi-unidimensionnelles dans les nanorubans de graphène, dans laquelle notre méthode s'avère beaucoup plus robuste que la mesure de la conductance.

Un article rapportant cette recherche intitulé, « Amélioration de la fluctuation de la conductance par effet de confinement quantique dans les nanorubans de graphène, " apparaît dans Nano lettres et est disponible pour les abonnés en ligne. Les co-auteurs de l'article avec Zhang et Xu étaient Carlos Torres, Jr., Emil Song, Jianshi Tang, Jingwei Bai, Xiangfeng Duan et Kang L. Wang.

Des parties de ce travail à la Molecular Foundry ont été soutenues par le Bureau des sciences du DOE.