(Phys.org) —Le College of Engineering de l'UT a récemment fait la une des journaux pour des découvertes qui, bien qu'atomiquement petit, pourrait avoir un impact sur notre monde moderne.

Les Actes de l'Académie nationale des sciences , le journal scientifique officiel de l'organisation, a récemment publié une étude interdisciplinaire dirigée par Gong Gu, professeur agrégé du Département de génie électrique et d'informatique.

L'équipe de Gu, qui comprenait le professeur Gerd Duscher du Département des sciences et de l'ingénierie des matériaux et des étudiants de l'ingénierie et du Département de physique, s'est concentrée sur le rôle des interactions épicouche-substrat dans la détermination des relations d'orientation dans l'épitaxie de van der Waals.

En termes rudimentaires, l'étude a examiné la croissance d'une mince atomique, ou bidimensionnel, cristal—l'épicouche—au-dessus d'un substrat. Le substrat peut être un vrac, ou tridimensionnel, cristal ou un autre cristal bidimensionnel.

"L'épitaxie conventionnelle, c'est comme empiler des blocs Lego, " a déclaré Gu. "Les goujons et les cylindres sont rigides et doivent donc être très bien assortis. La liaison covalente entre une épicouche tridimensionnelle et un substrat 3D est exactement comme ça."

« Imaginez maintenant des pièces Lego avec des goujons et des cylindres flexibles, qui n'ont pas à s'imbriquer exactement mais juste à interagir faiblement et vous avez une idée de ce qu'est l'épitaxie de van der Waals."

C'est avec ces « blocs » de van der Waals que l'équipe de Gu a fait sa découverte surprenante :les paires interagissant faiblement ont tendance à s'aligner l'une sur l'autre, à certains égards mieux que les paires plus fortement liées.

L'équipe a mené ses recherches avec des cristaux 2D de graphène et de nitrure de bore hexagonal, comme le graphène interagit plus fortement avec le substrat mais ne s'aligne pas toujours avec lui, tandis que le nitrure de bore hexagonal s'aligne strictement.

Les bords des cristaux 2D "pilotent" leur croissance au tout début. L'interaction bord-substrat plus forte déforme les positions des atomes dans le substrat, ne laissant aucun bon modèle pour aligner le cristal 2D.

"C'était un peu surprenant, " a déclaré Gu. " La supposition que la plupart des gens ont eue était que les matériaux avec les liens les plus forts auraient le plus prévisible, croissance la plus ordonnée, mais il a été prouvé que ce n'était pas toujours le cas."

En réalité, cette connaissance a conduit à une autre avancée récente dans la croissance cristalline 2D, où le graphène et le nitrure de bore sont joints dans le plan, avec le verrouillage en forme de fermeture à glissière entre les deux dépassant les goujons souples. Cette avance, à son tour, a engendré une autre découverte :l'observation des « états limites » à la frontière.