(Phys.org)—Feuilles simples de graphène, un matériau curieux de seulement 1 atome d'épaisseur, sont 100 fois plus réactifs chimiquement que les feuilles doubles ou triples, Les scientifiques de Stanford disent dans un nouvel article publié en ligne le 17 janvier dans ACS Nano . Comprendre la réactivité chimique du graphène, ils disent, est la clé de la mise en œuvre de ce matériau unique.

Le graphène est une structure en fil de poulet d'atomes de carbone. Le très conducteur, un matériau super léger et super résistant est prometteur pour les applications en informatique, l'énergie solaire et la détection chimique. Mais les scientifiques des matériaux sont toujours en train de taquiner les propriétés remarquables et les utilisations potentielles du graphène.

"L'objectif de la communauté du graphène est d'adapter les propriétés du graphène, " a déclaré le physicien postdoctoral de Stanford Michael Neumann. " La plupart de ces opérations impliquent la modification chimique du matériau, vous devez donc avoir une idée de la réactivité chimique du graphène et des facteurs qui influencent cette réactivité."

Neumann et l'étudiant diplômé Georgi Diankov, tous deux membres du groupe de recherche en physique de David Goldhaber-Gordon, bombardé des feuilles simples et multiples de graphène avec des atomes d'hydrogène hautement réactifs générés dans un flux de gaz chargé, ou plasma.

Lorsqu'ils ont examiné le graphène dans le laboratoire de nanocaractérisation de Stanford, ils ont trouvé quelque chose de surprenant. Les couches simples de graphène étaient criblées de piqûres de gravure, comme le fromage suisse. Des couches plus épaisses, même 1 atome plus épais, étaient à peine piqués. Les piqûres de gravure sur les couches simples étaient plus nombreuses que les autres 100 à 1.

Les piqûres sont causées par des atomes de carbone dans le graphène réagissant avec des atomes d'hydrogène, créant vraisemblablement des molécules de méthane qui se soulèvent et s'éloignent de la feuille de graphène. Les feuilles reposent sur un "substrat d'oxyde de silicium, " qui participe à la réaction de gravure. Les feuilles multicouches sont plus protégées de l'effet du substrat.

Les chercheurs ont également remarqué que les fosses de gravure monocouche étaient circulaires, tandis que les quelques piqûres de gravure trouvées dans les couches plus épaisses étaient hexagonales. Pourquoi la différence ?

"La réponse courte est, on ne sait pas vraiment, " Neumann a dit, mais il spécule que la participation du substrat à la réaction de gravure pourrait en être la cause.

Le graphène a été découvert en 2004 par des scientifiques anglais qui ont utilisé du ruban adhésif pour décoller des couches simples de graphène de plus gros flocons de graphite. Diankov et Neumann ont utilisé la même technique pour préparer des échantillons de graphène pour leurs expériences.

Les feuilles de graphène "exfoliées" peuvent être vues avec un simple microscope optique. Couché sur le substrat de silicium gris, le graphène ressemble à des traits de peinture sombre qui se chevauchent.

Diankov est intrigué par les propriétés uniques du graphène.

"Je suis fasciné par les matériaux bidimensionnels - la chimie inhabituelle, propriétés mécaniques, propriétés électroniques - et je veux explorer le graphène en tant que grand système modèle, " il a dit.

les installations de Stanford, comme le Nanocaracterization Lab, approvisionné en équipement d'imagerie à l'échelle nanométrique, faire de l'université "l'un des meilleurs endroits pour faire de la chimie et de la physique à l'échelle nanométrique, " a déclaré Diankov.

Prochain, Neumann et Diankov testeront la réactivité du graphène avec différents substrats; ils espèrent inclure une expérience sans aucun substrat.

Neumann admet que son travail est fondamental et n'a pas encore d'effet immédiat sur la vie quotidienne.

"Beaucoup de nouvelles technologies dépendent de résultats de recherche qui datent de quelques années, voire des décennies, plus tôt, " a déclaré Neumann. "Nous sommes assez loin en amont."