(Phys.org) —Une équipe internationale de physiciens, dirigé par un groupe de recherche de l'Université de l'Arkansas, a découvert que le chauffage peut être utilisé pour contrôler la courbure des ondulations dans le graphène autoportant.

La découverte fournit des informations fondamentales sur la compréhension de l'influence de la température sur la dynamique du graphène autonome. Cela pourrait conduire à de futures applications des circuits flexibles des appareils grand public tels que les téléphones portables et les appareils photo numériques.

Alors que le graphène autoportant est prometteur en remplacement du silicium et d'autres matériaux dans les microprocesseurs et les dispositifs énergétiques de nouvelle génération, beaucoup reste inconnu sur ses propriétés mécaniques et thermiques.

L'équipe de recherche a publié ses conclusions mercredi, 17 septembre, dans un article intitulé « Thermal mirror buckling in freestanding Graphene Locally Controled by scanning tunneling microscopy » dans le journal en ligne Communication Nature , une publication de la revue La nature .

Précédemment, les scientifiques ont utilisé la tension électrique pour provoquer des mouvements importants et des changements soudains dans la courbure des ondulations du graphène autonome, dit Paul Thibado, professeur de physique à l'Université de l'Arkansas. Dans ce document, l'équipe a montré qu'une méthode alternative, Charge thermique, peut être utilisé pour contrôler ces mouvements.

"Imaginez prendre une balle de racquet et la couper en deux, " dit Thibado, expert en physique expérimentale de la matière condensée. "Vous pouvez l'inverser en appuyant dessus. C'est ce que nous avons fait ici avec une coupe transversale d'une seule ondulation de graphène autonome à l'échelle nanométrique. La plupart des matériaux se dilatent lorsque vous les chauffez. Le graphène se contracte, ce qui est très inhabituel. Ainsi, lorsque nous chauffé cette section transversale, au lieu de s'étendre, il a contracté, et que la contrainte thermique l'a fait se déformer dans la direction opposée."

Graphène, découvert en 2004, est une feuille de graphite d'un atome d'épaisseur. Les électrons se déplaçant à travers le graphite ont une masse et rencontrent une résistance, tandis que les électrons se déplaçant à travers le graphène sont sans masse, et donc voyager beaucoup plus librement. Cela fait du graphène un excellent matériau candidat à utiliser pour répondre aux futurs besoins énergétiques et à la fabrication d'ordinateurs quantiques, qui font d'énormes calculs avec peu d'énergie.

L'étude a été dirigée par Peng Xu, anciennement associé de recherche postdoctoral au Département de physique de l'Université de l'Arkansas et actuellement associé de recherche postdoctoral à l'Université du Maryland.

Xu et Thibado ont utilisé la microscopie à effet tunnel, qui produit des images d'atomes individuels sur une surface, combiné avec des simulations de dynamique moléculaire à grande échelle pour démontrer le flambement du miroir thermique.

Dans le journal, le troisième publié dans une grande revue par l'équipe de recherche en 2014, ils proposent un concept pour un nouvel instrument qui capitalise sur le contrôle du flambement du miroir :un dispositif électro-thermo-mécanique à l'échelle nanométrique.

Un tel dispositif offrirait une alternative aux systèmes microélectromécaniques, qui sont de minuscules machines qui sont activées électriquement. L'avantage de ce dispositif électro-thermo-mécanique à l'échelle nanométrique serait la possibilité de modifier sa sortie en utilisant de l'électricité ou de la chaleur. En outre, les charges thermiques peuvent fournir une force beaucoup plus importante.