La technique de clivage mécanique la plus simple utilisant un ruban "Scotch" primitif a abouti à la découverte des graphènes, récompensée par le prix Nobel, et est actuellement utilisée dans le monde entier pour l'assemblage de graphènes et d'autres structures bidimensionnelles (2D) de type graphène en vue de leur utilisation dans de nouvelles hautes performances. dispositifs nanoélectroniques performants.

La simplicité de cette méthode a initié une recherche en plein essor sur les matériaux 2D. Cependant, les processus atomistiques à l'origine du clivage micromécanique sont encore mal compris.

Une équipe réunie d'expérimentateurs et de théoriciens du Centre international des jeunes scientifiques, Centre International de Nanoarchitectonique des Matériaux et Unité de Physique des Surfaces et Structure de l'Institut National des Sciences des Matériaux, Université nationale des sciences et de la technologie "MISiS" (Moscou, Russie), Rice University (USA) et University of Jyväskylä (Finlande) dirigées par Daiming Tang et Dmitri Golberg ont réussi pour la première fois à une compréhension complète de la physique, la cinétique et l'énergétique derrière la technique considérée du "Scotch-tape" utilisant des couches atomiques de bisulfure de molybdène (MoS2) comme matériau modèle.

Les chercheurs ont développé une technique de sondage direct in situ dans un microscope électronique à transmission à haute résolution (HRTEM) pour étudier les processus de clivage mécanique et les comportements mécaniques associés. En manipulant avec précision une sonde métallique ultra-pointue pour entrer en contact avec les étapes cristallines préexistantes du MoS 2 monocristaux, des flocons atomiquement minces ont été délicatement décollés, allant sélectivement d'un seul, double à plus de 20 couches atomiques. L'équipe a découvert que les comportements mécaniques dépendent fortement du nombre de couches. La combinaison de simulations HRTEM in situ et de dynamique moléculaire révèle une transformation du comportement de flexion à partir de l'ondulation spontanée ( <5 couches atomiques) à courbure homogène (~ 10 couches), et enfin au vrillage (20 couches ou plus).

En considérant le bilan de force près du point de contact, l'énergie de surface spécifique d'un MoS 2 couche monoatomique a été calculée à environ 0,11 N/m. C'est la première fois que cette propriété fondamentalement importante est mesurée directement.

Après isolement initial du cristal mère, le MoS 2 monocouche pourrait être facilement réempilée sur la surface du cristal, démontrant la possibilité de l'épitaxie de van der Waals. MoS 2 les couches atomiques pourraient être pliées à de petits rayons ultimes (1,3 ~ 3,0 nm) de manière réversible sans fracture. Une telle ultra-réversibilité et une flexibilité extrême prouvent qu'ils pourraient être des candidats mécaniquement robustes pour les dispositifs électroniques flexibles avancés, même dans des conditions de pliage extrêmes.