(Phys.org) — Des chercheurs de l'Université de Manchester ont montré comment ils peuvent contrôler les propriétés d'empilements de matériaux bidimensionnels, ouvrant des opportunités pour de nouveaux, appareils électroniques insoupçonnés.

L'isolement du graphène à l'Université en 2004 a conduit à la découverte de nombreux autres cristaux 2D. Alors que le graphène a un ensemble inégalé de superlatifs, ces cristaux couvrent une large gamme de propriétés :des plus conductrices à isolantes, de transparent à optiquement actif.

L'étape suivante consiste à combiner plusieurs de ces cristaux dans une pile 3D. Par ici, on peut créer des « hétérostructures » avec de nouvelles fonctionnalités – capables de fournir des applications encore au-delà de l'imagination des scientifiques et des partenaires commerciaux.

Les premiers exemples de telles hétérostructures existent déjà :transistors tunnel, diodes à effet tunnel résonnantes, et des cellules solaires.

Écrire dans Physique de la nature , les scientifiques, dirigé par le lauréat du prix Nobel Sir Kostya Novoselov, démontrer que les couches dans de tels empilements peuvent interagir fortement, qui aide les chercheurs à apprendre à contrôler les propriétés de telles hétérostructures.

En contrôlant l'orientation relative entre le graphène et le nitrure de bore sous-jacent - l'un des matériaux 2D et un excellent isolant - l'équipe peut reconstruire la structure cristalline du graphène. Cela conduit à la création de contraintes locales dans le graphène et même à l'ouverture d'une bande interdite, ce qui pourrait être utile pour la fonctionnalité de nombreux appareils électroniques.

Le professeur Novoselov a déclaré :« La recherche sur les hétérostructures prend de l'ampleur, et de telles possibilités de contrôler les propriétés des hétérostructures pourraient devenir très utiles pour de futures applications. »

Doctorant Colin Woods, le chercheur qui a réalisé la grande majorité des travaux, a déclaré:"C'était extrêmement excitant de voir que les propriétés du graphène peuvent changer de manière aussi spectaculaire en tordant simplement les deux cristaux d'une fraction de degré seulement.

"Généralement, le modèle précédent utilisé pour décrire le type d'interaction qui a été observé dans nos expériences ne décrit que le cas à une dimension, mais même là, il produit des solutions très peu triviales.

"Nous espérons que notre système poussera le développement mathématique du modèle à deux dimensions, où l'on peut s'attendre à des mathématiques encore plus passionnantes."