Les trois premières images de graphite proviennent de l'expérience et les trois images inférieures ont été produites par des calculs théoriques. Les images de gauche à droite montrent plus de déplacement de la couche supérieure de graphite et sa transition vers le graphène.
(Phys.org) -- Les physiciens de l'Université de l'Arkansas ont trouvé un moyen d'étudier et de contrôler systématiquement la transition du graphite, le « plomb » trouvé dans les crayons, au graphène, l'un des plus forts, matériaux les plus légers et les plus conducteurs connus, une étape importante dans le processus d'apprentissage de l'utilisation de ce matériel dans la technologie moderne.
Peng Xu, Paul Thibado, Yurong Yang, Laurent Bellaiche et leurs collègues rapportent leurs découvertes dans la revue Carbone .
Les physiciens de l'Université de Manchester ont d'abord isolé le graphène, une feuille d'atomes de carbone d'une épaisseur d'un atome, en utilisant du scotch pour ne soulever que la couche supérieure des autres couches de graphite. Les électrons se déplaçant à travers le graphite ont une masse et rencontrent une résistance, mais les électrons se déplaçant à travers le graphène sont sans masse et ne rencontrent presque aucune résistance, ce qui fait du graphène un excellent matériau candidat pour les besoins énergétiques futurs et pour l'informatique quantique pour des calculs énormes tout en utilisant peu d'énergie.
Cependant, le graphène est un nouveau matériau découvert seulement en 2004, et beaucoup de choses restent inconnues sur ses propriétés.
« Le passage du graphite au graphène peut être aléatoire, ", a déclaré Xu. « Notre idée était de contrôler cela. »
Les chercheurs ont utilisé une nouvelle technique appelée microscopie à effet tunnel à manipulation électrostatique pour « soulever » la couche supérieure de graphite, créer du graphène. Les scientifiques ont traditionnellement utilisé la microscopie à effet tunnel sur une surface fixe, mais cette nouvelle technique utilise une surface mobile pour se déplacer entre le graphite et le graphène.
« Non seulement pouvons-nous y arriver, mais nous pouvons contrôler le processus, " dit Xu.
En utilisant cette technique, les chercheurs peuvent dire combien de force il faut pour créer du graphène et quelle distance existe entre le graphène et le graphite ainsi que suivre l'énergie totale du processus.
Comment l'électron acquiert sa masse est un sujet fondamental et est lié à la chasse aux physiciens des particules pour le boson de Higgs, une particule élémentaire longuement supposée qui a des propriétés prédites, comme un manque de spin et de charge électrique, mais cela n'a pas de valeur prédite pour la masse. Être capable de déplacer des électrons entre un état massif et un état sans masse permet aux scientifiques d'étudier cette dualité et son fonctionnement. Le niveau de contrôle des scientifiques sur le processus leur permettra de trouver des moyens possibles d'utiliser le graphène pour faire progresser cette compréhension.
