Une équipe de chercheurs européens est devenue l'un des premiers groupes à réussir la synthèse du matériau 2D germanène.

Surnommé un «cousin du graphène», le matériel, qui est constitué d'une seule couche d'atomes de germanium, devrait présenter des propriétés électriques et optiques impressionnantes et pourrait être largement intégré dans l'industrie électronique à l'avenir.

Le matériel a été présenté aujourd'hui, 10 septembre, dans le Nouveau Journal de Physique .

Germanene a été proposé pour la première fois en 2009, mais a, jusqu'à maintenant, resté insaisissable. Depuis, le graphène a été développé davantage tandis que d'autres matériaux 2D, comme la silicène, ont été synthétisés.

Tout comme la silicène, la méthode proposée pour synthétiser le germanène consiste à déposer des atomes de germanium individuels sur un substrat à haute température et dans un ultra-vide.

La percée de l'équipe de recherche européenne a été réalisée en parallèle avec une équipe indépendante de Chine qui a rapporté des preuves que le germanène a été synthétisé sur un substrat de platine.

Dans la présente étude, les chercheurs ont découvert, plutôt par hasard, que l'or pourrait également être utilisé comme substrat, un événement dont co-auteur de l'étude le Professeur Guy Le Lay, de l'Université d'Aix-Marseille, décrit comme « comme passer à travers le miroir ».

'Suite à notre synthèse de l'autre cousin du graphène, silicène, nous avons pensé qu'il était naturel d'essayer de produire du germanène de la même manière, en déposant du germanium sur un substrat d'argent, dit Le Lay.

'Cette tentative a échoué, j'ai donc décidé de passer à un substrat d'or, me souvenant de mes anciens travaux de ma thèse de doctorat, dans lequel l'or a été cultivé sur un substrat de germanium. J'ai pensé que cela vaudrait la peine d'essayer dans l'autre sens.

Après avoir déposé les atomes de germanium sur un substrat d'or, les chercheurs ont pu confirmer que le matériau était en fait du germanène en prenant des mesures de spectroscopie et des calculs de théorie fonctionnelle de la densité (DFT), qui a étudié la structure électronique du matériau.

Le matériau a également été observé au microscope à effet tunnel, qui a révélé la structure en nid d'abeille caractéristique d'un matériau 2D.

Les chercheurs pensent qu'avec des développements ultérieurs, il pourrait être possible de faire croître le germanène sur de minces films d'or posés sur un substrat flexible, qui serait certainement moins cher que le platine et pourrait permettre de synthétiser le germanène à grande échelle.

En outre, les propriétés uniques du germanène pourraient en faire un robuste isolant topologique bidimensionnel, en particulier jusqu'à température ambiante, ouvrant la possibilité d'utiliser le matériau en informatique quantique.

Le professeur Le Lay a poursuivi :« Nous avons fourni des preuves convaincantes de la naissance d'un germanène presque plat - un roman, allotrope synthétique de germanium qui n'existe pas dans la nature. C'est un nouveau cousin du graphène.

« La synthèse du germanène n'est que le tout début d'une longue quête. En effet, le succès dans la synthèse n'était pas facile à atteindre et assez exigeant. Un travail considérable est maintenant nécessaire pour mieux caractériser les propriétés électroniques du matériau.'

Co-auteur de l'étude Professeur Angel Rubio, de l'Université du Pays Basque, a ajouté:"Un aspect important de notre étude est que nous avons augmenté le lego de matériaux 2D que nous pouvons utiliser pour construire toute une série de matériaux solides artificiels avec un large éventail de propriétés différentes."