Des scientifiques de l'Université d'Aalto et de l'Université d'Utrecht ont créé des contacts à un seul atome entre des nanorubans d'or et de graphène.

Dans leur article publié dans Communication Nature , l'équipe de recherche montre comment établir des contacts électriques avec des liaisons chimiques simples avec des nanorubans de graphène. Le graphène est une couche unique d'atomes de carbone disposés dans un réseau en nid d'abeille. On s'attend à ce qu'il soit un matériau révolutionnaire pour l'électronique future.

Les transistors au graphène fonctionnant à température ambiante nécessitent de travailler à une échelle de taille inférieure à 10 nanomètres. Cela signifie que les nanostructures de graphène ne doivent avoir que quelques dizaines d'atomes de large. Ces transistors auront besoin de contacts électriques de précision atomique. Une équipe de chercheurs a maintenant démontré expérimentalement comment cela peut être fait.

Dans leur article, les scientifiques abordent le problème en démontrant comment une seule liaison chimique peut être utilisée pour établir un contact électrique avec un nanoruban de graphène.

"Nous ne pouvons pas utiliser de pinces crocodiles à l'échelle atomique. L'utilisation de liaisons chimiques bien définies est la voie à suivre pour que les nanostructures de graphène réalisent leur potentiel dans l'électronique future, ", explique le professeur Peter Liljeroth, qui dirige le groupe de physique à l'échelle atomique à l'Université Aalto.

L'équipe a utilisé la microscopie à force atomique (AFM) et la microscopie à effet tunnel (STM) pour cartographier la structure des nanorubans de graphène avec une résolution atomique. Les chercheurs ont utilisé des impulsions de tension provenant de la pointe du microscope à effet tunnel pour former des liaisons simples avec les nanorubans de graphène, précisément à un emplacement atomique spécifique. L'impulsion supprime un seul atome d'hydrogène de l'extrémité d'un nanoruban de graphène et cela initie la formation de liaison.

"L'association AFM et STM nous permet de caractériser atome par atome les nanostructures de graphène, ce qui est essentiel pour comprendre comment la structure, les liaisons avec les contacts et leurs propriétés électriques sont liées, " explique le Dr Ingmar Swart qui dirige l'équipe se concentrant sur les mesures STM et AFM à l'Université d'Utrecht

En combinant les expériences de microscopie avec la modélisation théorique, l'équipe a développé une image détaillée des propriétés du nanoruban contacté. La découverte la plus importante est qu'une seule liaison chimique forme un contact électroniquement transparent avec le nanoruban de graphène - sans affecter sa structure électronique globale. Cela pourrait être la clé de l'utilisation des nanostructures de graphène dans les futurs appareils électroniques, car le contact ne modifie pas les propriétés intrinsèques du ruban.

"Ces expériences sur des structures atomiquement bien définies nous permettent de comparer quantitativement la théorie et l'expérience. C'est une excellente occasion de tester de nouvelles idées théoriques, " conclut le Dr Ari Harju, chef de l'équipe théorique du projet à l'Université Aalto.

L'étude a été réalisée au Département de physique appliquée de l'Université Aalto et à l'Institut Debye de l'Université d'Utrecht. Les groupes d'Aalto font partie des centres d'excellence de l'Académie de Finlande en « phénomènes et dispositifs quantiques à basse température » ​​et « nanosciences computationnelles ». L'Académie de Finlande et le Conseil européen de la recherche ERC ont financé la recherche.

L'article est intitulé "Suppression du couplage électron-vibron dans les nanorubans de graphène contactés via un seul atome".