La gauche, une image au microscope à force atomique de la membrane de graphène suspendue sur la maille de cuivre. Sur la droite, une image au microscope à effet tunnel avec une résolution atomique prise sur la membrane de graphène en suspension. Les chercheurs ont pu utiliser le microscope à effet tunnel pour contrôler la forme, et donc les propriétés électroniques, de la membrane de graphène. Image de courtoisie.
(PhysOrg.com) -- Le graphène pourrait être le super-héros des matériaux - c'est léger, fort et conduit efficacement la chaleur et l'électricité, ce qui en fait un excellent matériau pour une utilisation potentielle dans toutes sortes d'électronique. Et parce qu'il est fait d'atomes de carbone, le graphène est bon marché et abondant. Ses propriétés électriques et mécaniques s'influencent également mutuellement de manière unique. Mais avant que le graphène autonome puisse atteindre son potentiel, les scientifiques doivent pouvoir contrôler ces propriétés.
Un groupe de physiciens de l'Université de l'Arkansas et d'autres institutions ont mis au point une technique qui leur permet de contrôler la propriété mécanique, ou de tension, sur le graphène autoportant, des feuilles de carbone d'un atome d'épaisseur suspendues au sommet de minuscules carrés de cuivre. En contrôlant la contrainte sur le graphène autoportant, ils peuvent également contrôler d'autres propriétés de ce matériau important.
« Si vous soumettez le graphène à une contrainte, vous modifiez ses propriétés électroniques, », a déclaré le professeur de physique Salvador Barraza-Lopez. La contrainte sur le graphène autonome fait que le matériau se comporte comme s'il se trouvait dans un champ magnétique, même si aucun aimant n'est présent, une propriété que les scientifiques voudront exploiter - s'ils peuvent contrôler la contrainte mécanique.
Pour contrôler la contrainte mécanique, Des chercheurs de l'Université de l'Arkansas ont développé une nouvelle approche expérimentale. Physiciens Peng Xu, Paul Thibado et les étudiants du groupe de Thibado ont examiné des membranes de graphène autoportantes étirées sur de minces "creusets" carrés, " ou des mailles, de cuivre. Ils ont effectué une microscopie à effet tunnel avec un courant constant pour étudier la surface des membranes de graphène. Ce type de microscopie utilise un petit faisceau d'électrons pour créer une carte de contour de la surface. Pour maintenir le courant constant, les chercheurs modifient la tension lorsque la pointe du microscope à effet tunnel se déplace de haut en bas, et les chercheurs ont découvert que cela provoque le changement de forme de la membrane de graphène autonome.
"La membrane essaie de toucher la pointe, », a déclaré Barraza-Lopez. Ils ont découvert que la charge électrique entre la pointe et la membrane influence la position et la forme de la membrane. Donc, en changeant la tension de la pointe, les scientifiques ont contrôlé la tension sur la membrane. Ce contrôle devient important pour contrôler les propriétés pseudo-magnétiques du graphène.
Parallèlement aux expérimentations, Barraza-Lopez, Yurong Yang de l'Université de l'Arkansas et de l'Université de Nanjing, et Laurent Bellaiche de l'Université de l'Arkansas ont examiné des systèmes théoriques impliquant des membranes de graphène pour mieux comprendre cette nouvelle capacité à contrôler la contrainte créée par la nouvelle technique. Ils ont vérifié la quantité de contrainte sur ces systèmes théoriques et simulé l'emplacement de la pointe de microscopie à effet tunnel par rapport à la membrane. Ce faisant, ils ont découvert que l'interaction de la membrane et de la pointe dépend de l'emplacement de la pointe sur le graphène autonome. Cela permet aux scientifiques de calculer le champ pseudo-magnétique pour une tension et une contrainte données.
« Si vous connaissez la souche, vous pouvez utiliser la théorie et calculer la taille du champ pseudo-magnétique, », a déclaré Barraza-Lopez. Ils ont découvert qu'en raison des limites créées par le creuset carré en cuivre, le champ pseudo-magnétique oscille entre des valeurs positives et négatives, les scientifiques rapportent donc la valeur maximale pour le champ au lieu d'une valeur constante.
« Si vous pouviez rendre les creusets triangulaires, vous seriez plus proche d'avoir des champs non oscillants, », a déclaré Barraza-Lopez. "Cela nous rapprocherait de l'utilisation contrôlée de cette propriété pseudo-magnétique des membranes de graphène."
Les chercheurs rapportent leurs découvertes dans Examen physique B Communications rapides .
