Le bisulfure de molybdène est un composé souvent utilisé dans les lubrifiants secs et dans le raffinage du pétrole. Sa capacité semi-conductrice et sa similitude avec le graphène à base de carbone font du disulfure de molybdène un intérêt pour les scientifiques en tant que candidat possible pour une utilisation dans la fabrication de produits électroniques, en particulier la photoélectronique.

De nouveaux travaux d'une équipe comprenant plusieurs scientifiques de Carnegie révèlent que le bisulfure de molybdène devient métallique sous une pression intense. Il est publié dans Lettres d'examen physique .

Le bisulfure de molybdène cristallise en une structure en couches, avec une feuille d'atomes de molybdène pris en sandwich entre des feuilles d'atomes de soufre. Mais il a été théorisé que changer cette structure, sans y induire d'impuretés, pourrait le transformer en métal. C'est-à-dire, une transition structurelle pourrait permettre aux électrons de circuler en douceur.

L'équipe, dont Alexander Goncharov de Carnegie, Haidong Zhang, Sergueï Lobanov, et Xiao-Jia Chen – ont trouvé un moyen d'induire cet état métallique en mettant du bisulfure de molybdène sous pression dans des cellules à enclume de diamant.

Ils ont découvert que le bisulfure de molybdène subissait des changements structurels à mesure que la pression augmentait, et le composé a commencé à changer dans une nouvelle phase. L'équipe a pu déterminer que ces changements étaient dus au déplacement latéral des couches de molybdène et de soufre.

Ce processus a commencé au-dessus de 197, 000 fois la pression atmosphérique normale (20 gigapascals), sous lequel la nouvelle phase et l'agencement d'empilement intercouche commencent à apparaître et à exister en conjonction avec l'ancienne phase. La reprise complète de la nouvelle phase intervient vers 395, 000 fois la pression atmosphérique normale (40 gigapascals), après quoi le composé est devenu métallique.

Ils ont découvert que tous ces changements étaient réversibles lorsque la pression diminuait à nouveau.

"Des travaux supplémentaires sont nécessaires pour déterminer si l'application d'une pression supplémentaire pourrait produire de la supraconductivité, un état physique rare dans lequel la matière est capable de maintenir un flux d'électrons sans aucune résistance, " a déclaré Gontcharov.

Le reste de l'équipe est composé de l'auteur principal Zhen-Hua Chi de l'Académie chinoise des sciences, co-auteur Xiao-Miao Zhao du Center for High Pressure Science and Technology Advanced Research et South China University of Techonology, et les co-auteurs Tomoko Kagayama et Masafumi Sakata de l'Université d'Osaka.