(Phys.org) — Les scientifiques qui étudient les propriétés du graphène utilisent un nouveau cadre mathématique pour effectuer des caractérisations extrêmement précises de la forme du matériau bidimensionnel.

Graphène, découvert en 2004, est une feuille de graphite d'un atome d'épaisseur.

"Les propriétés des matériaux bidimensionnels dépendent de la forme, " a déclaré Salvador Barraza-Lopez, professeur adjoint de physique à l'Université de l'Arkansas. "Et ce cadre mathématique vous permet de faire des caractérisations extrêmement précises de la forme. Ce cadre est un nouvel outil pour comprendre la forme dans les matériaux qui se comportent comme des membranes atomiques."

Le cadre mathématique utilisé est connu sous le nom de géométrie différentielle discrète, qui est la géométrie des structures entrelacées à deux dimensions appelées maillages. Lorsque les nœuds de la structure, ou points de maillage, correspondent aux positions atomiques, la géométrie différentielle discrète fournit des informations directes sur la chimie potentielle et sur les propriétés électroniques des matériaux bidimensionnels, dit Barraza-Lopez.

L'application de la géométrie différentielle discrète pour comprendre les matériaux bidimensionnels est un développement interdisciplinaire original, il a dit.

Un groupe de recherche international, dirigé par Barraza-Lopez, a publié ses conclusions le 8 janvier dans le journal ACS Nano , dans un article intitulé, "La chimie quantitative et la géométrie discrète des cristaux Atom-Thin conformes." Un deuxième article décrivant la recherche, "La morphologie et les propriétés électroniques du graphène à partir de la géométrie différentielle discrète, " a été publié le 6 mars sous forme de communication rapide dans la revue Examen physique B .

Le graphène était autrefois considéré comme existant sur un continuum - pensez à un "couverture" continue - mais le nouveau cadre mathématique permet de considérer les "fibres" de la couverture, " qui fournit une compréhension précise des propriétés de la couverture qui complète la perspective du continuum.

« Comme les matériaux bidimensionnels peuvent être facilement visualisés sous forme de maillages, nous nous sommes demandé à quoi ressembleraient ces théories si vous les exprimiez directement en termes de positions des atomes, en contournant entièrement l'approximation continue commune, " Barraza-Lopez a déclaré. "Ces deux documents fournissent nos derniers progrès dans cette direction."

Les résultats de l'étude publiés dans ACS Nano le 8 janvier ont été obtenus grâce à un effort de collaboration avec Alejandro A. Pacheco Sanjuan à l'Universidad del Norte, Barranquilla, Colombie; Edmund O. Harriss, un professeur assistant clinique de mathématiques à l'Université de l'Arkansas; Mehrshad Mehboudi, un étudiant en master en microélectronique-photonique à l'Université de l'Arkansas et Humberto Terrones, puis à l'Université d'État de Pennsylvanie, maintenant à l'Institut polytechnique Rensselaer.