Trois Université de Californie, Les ingénieurs de Riverside font partie de l'équipe qui a récemment reçu une subvention de près de 1,7 million de dollars de la National Science Foundation pour caractériser, analyser et synthétiser une nouvelle classe de matériaux de film ultra-mince qui pourraient améliorer les performances de l'électronique personnelle, dispositifs optoélectroniques et systèmes de conversion d'énergie.

L'équipe est dirigée par Alexander Balandin, Chaire présidentielle de l'Université de Californie en génie électrique et informatique et président fondateur du programme de science et d'ingénierie des matériaux au Bourns College of Engineering de l'UC Riverside. Les autres membres de l'équipe sont Roger Lake, un professeur de l'UC Riverside, Alexandre Khitun, un professeur de recherche UC Riverside, et Tina Salguero, professeur assistant à l'Université de Géorgie.

Le projet cible une nouvelle classe de matériaux, matériaux de van der Waals, et les hétérostructures mises en œuvre avec de tels matériaux. Les matériaux ultra-minces peuvent être constitués d'un seul plan atomique, ce qui explique le terme de matériaux « bidimensionnels ». Le projet étudiera de nouveaux systèmes électriques, optique, et les phénomènes thermiques dans ces matériaux et hétérostructures.

La recherche devrait produire de nouvelles techniques de synthèse de matériaux et permettre des applications pratiques de matériaux à couche ultra-mince dans les commutateurs électroniques, détecteurs optiques, traitement de l'information à faible consommation et conversion directe d'énergie. Les nouveaux dispositifs mis en œuvre avec les films ultra-minces de matériaux de van der Waals ont un potentiel de dissipation à haute vitesse et à faible énergie.

L'intérêt pour les matériaux bidimensionnels a été stimulé par le succès du matériau bidimensionnel ultime connu sous le nom de graphène - un seul plan atomique d'atomes de carbone. Les activités de recherche sur le graphène ont abouti à l'observation de nouveaux phénomènes physiques intéressants et ont conduit à de nombreuses propositions d'applications pratiques du graphène, y compris l'amélioration des performances de tout, du téléphone intelligent aux batteries en passant par les raquettes de tennis.

La conduction électrique et thermique du graphène diffère sensiblement de celle des matériaux tridimensionnels en vrac conventionnels. La conductivité thermique inhabituellement élevée du graphène a été découverte à UC Riverside par un groupe dirigé par Balandin. La propriété exceptionnelle de conduction thermique de ce matériau bidimensionnel trouve actuellement son chemin vers des applications pratiques dans la gestion thermique.

Chaque membre de l'équipe financée par la NSF couvrira différents aspects de la recherche et de l'application des matériaux van der Walls.

Balandin réalisera la caractérisation des matériaux, fabrication et tests expérimentaux de nanodispositifs, Lake effectuera la première analyse théorique principale et simulation informatique des propriétés de nouveaux matériaux et dispositifs. Khitun concevra des circuits et des systèmes basés sur des matériaux bidimensionnels et des hétérostructures atomiques. Salguero synthétisera de nouveaux matériaux en utilisant des approches chimiques.