(Phys.org) —Une équipe internationale de scientifiques, dirigé par des physiciens de l'Université de l'Arkansas, a suivi le mouvement dynamique des ondulations dans le graphène autonome au niveau atomique.

Cette découverte fait progresser la compréhension fondamentale de l'un des plus forts, matériaux les plus légers et les plus conducteurs, dit Paul Thibado, Professeur de physique à l'Université de l'Arkansas.

"Les physiciens savaient que les ondulations devaient être là et certaines expériences les ont trouvées, " dit-il. "Mais ils ne pouvaient mesurer les ondulations que de manière statique dans le temps. La théorie exige qu'ils fluctuent, plus comme regarder un océan avec des vagues. L'énergie thermique a besoin de vibrer. Jusqu'à notre expérience, personne n'avait réussi à mesurer cette propriété dynamique des ondulations."

L'équipe a publié ses conclusions lundi, 28 avril dans Communication Nature , une revue en ligne publiée par la revue La nature , dans un article intitulé « Ultra-low Frequency Fluctuations inhabituelles dans le graphène autoportant ».

Le graphène autonome pourrait remplacer le silicium et d'autres matériaux dans les microprocesseurs et les dispositifs énergétiques de nouvelle génération, mais beaucoup reste inconnu sur ses propriétés mécaniques et thermiques.

Graphène, découvert en 2004, est une feuille de graphite d'un atome d'épaisseur. 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 rencontrent donc beaucoup moins de résistance. Cela fait du graphène un excellent matériau candidat pour les futurs besoins énergétiques, ainsi que pour une utilisation dans les ordinateurs quantiques, pour permettre des calculs énormes avec une faible consommation d'énergie.

L'étude a été dirigée par Peng Xu, chercheur associé postdoctoral au département de physique du J. William Fulbright College of Arts and Sciences de l'Université de l'Arkansas.

Xu et Thibado ont utilisé la microscopie à effet tunnel, qui produit des images d'atomes individuels sur une surface, pour mesurer les fluctuations de fréquence ultra-basse dans une région d'un angström carré de graphène autonome. Un angström est une unité de longueur équivalente à un cent millionième de centimètre.

Ces fluctuations, connu sous le nom d'ondulations intrinsèques, ont été extrêmement difficiles à étudier car leur mouvement vertical crée généralement des images floues, dit Thibado. Les chercheurs de l'Université de l'Arkansas ont réussi à produire des images claires, leur permettant de présenter un modèle issu de la théorie de l'élasticité pour expliquer les oscillations à très basse fréquence. En physique, L'élasticité est la tendance des matériaux solides à reprendre leur forme initiale après avoir été déformés.

La technique innovante de microscopie à effet tunnel des chercheurs fournit une sonde à l'échelle atomique indispensable pour les comportements dépendant du temps des ondulations intrinsèques, dit Thibado, expert en physique expérimentale de la matière condensée. La dynamique d'ondulation est importante pour comprendre la stabilité mécanique et les propriétés efficaces de transport de conductivité thermique du graphène.

Au cours de la dernière décennie, les physiciens théoriciens ont prédit un mode de flexion dans le graphène matériel bidimensionnel qui se couple à un mode d'étirement du graphène. Sans cette flexion et cet accouplement, le graphène autoportant n'existerait pas, dit Thibado.