Des chercheurs du London Centre for Nanotechnology (LCN) ont découvert des bandes électroniques, appelées "ondes de densité de charge", à la surface des feuilles de graphène qui composent un supraconducteur graphitique. C'est la première fois que ces rayures sont vues sur du graphène, et la découverte est susceptible d'avoir des implications profondes pour l'exploitation de ce matériel récemment découvert, qui, selon les scientifiques, jouera un rôle clé dans l'avenir de la nanotechnologie. La découverte est signalée dans Communication Nature , 29 novembre.

Le graphène est un matériau composé d'une seule feuille d'atomes de carbone d'une épaisseur d'un seul atome, et se trouve dans les marques faites par un crayon graphite. Le graphène a des propriétés physiques remarquables et a donc un grand potentiel technologique, par exemple, en électrodes transparentes pour téléviseurs à écran plat, dans des transistors rapides à haute efficacité énergétique, et en matériaux composites ultra-résistants. Les scientifiques consacrent désormais d'énormes efforts pour comprendre et contrôler les propriétés de ce matériau.

L'équipe du LCN a fait don d'électrons supplémentaires à une surface de graphène en faisant glisser des atomes de calcium-métal en dessous. On s'attendrait normalement à ce que ces électrons supplémentaires se répartissent uniformément sur la surface du graphène, tout comme l'huile se répand sur l'eau. Mais en utilisant un instrument appelé microscope à effet tunnel, qui peut imager des atomes individuels, les chercheurs ont découvert que les électrons supplémentaires s'organisent spontanément en bandes à l'échelle nanométrique. Ce comportement inattendu démontre que les électrons peuvent avoir une vie propre qui n'est pas directement connectée aux atomes sous-jacents. Les résultats inspirent de nombreuses nouvelles directions à la fois pour la science et la technologie. Par exemple, ils proposent une nouvelle méthode de manipulation et d'encodage de l'information, où les zéros et les uns binaires correspondent respectivement à des bandes allant du nord au sud et d'est en ouest.

Ce travail fait partie d'un effort de recherche multidisciplinaire en cours sur le graphène au LCN et fait suite à la découverte originale de la supraconductivité dans le supraconducteur en graphite CaC6 par Weller et al. publié dans Nature Physics, doi :10.1038/nphys0010.

Professeur Jan Zaanen de l'Université de Leiden et lauréat du prestigieux prix Spinoza pour, entre autres, son rôle en tant que promoteur du concept de rayure pour les matériaux atomiquement minces, a commenté :« Cette découverte est une autre étape importante vers la démonstration de l'omniprésence des rayures, et le fait qu'ils apparaissent dans l'hôte le plus simple du monde - le réseau bidimensionnel d'atomes de carbone qu'est le graphène - signifie que la science et les applications ne sont pas loin derrière."