Composé d'une seule feuille d'atomes de carbone, le graphène peut être tourné à la vitesse la plus rapide de tout objet macroscopique connu. Crédit image :Wikimedia Commons.
Une collaboration dirigée par le CNST avec l'Université du Maryland et l'Université du Texas a calculé comment les interactions électrostatiques entre les électrons dans différentes couches de graphène à quelques couches affectent les propriétés de la couche supérieure [1].
Depuis que le graphène a été extrait pour la première fois du graphite en vrac en 2004, elle a été au centre d'avancées scientifiques et de développements technologiques remarquables.
Un matériau particulièrement prometteur est le graphène cultivé à la surface de cristaux de SiC par sublimation de Si du substrat, qui pousse généralement dans des feuilles de graphène à quelques couches.
Contrairement aux cristaux de graphite, ces couches sont tournées les unes par rapport aux autres afin que les atomes ne s'alignent pas. Cette rotation a des conséquences surprenantes, comme le montrent les récentes mesures de microscopie à effet tunnel effectuées au CNST [2].
Dans les champs magnétiques élevés et à basse température, la couche supérieure se comporte à bien des égards comme une feuille de graphène isolée, mais une feuille dans laquelle la charge pourrait se transférer aux autres couches.
Les mesures ont également montré qu'aux champs les plus élevés de l'étude, les spectres mesurés présentaient un écart qui ne pouvait être expliqué par une simple description d'une seule particule du système ; les électrons de la couche supérieure interagissaient avec d'autres électrons, soit dans la même couche, soit dans les autres couches.
Expliquer plusieurs aspects des données expérimentales, les derniers calculs révèlent comment les électrons se transfèrent entre les couches, et comment, dans les bonnes conditions, un «état corrélé» pourrait se développer entre les électrons de la couche supérieure et d'autres couches.
Bien que des recherches expérimentales et théoriques supplémentaires soient nécessaires pour confirmer cette explication, ce travail démontre en outre la variété des phénomènes intéressants qui émergent à mesure que les couches du puzzle scientifique du graphène sont décollées.
