Figure 1. Photographies des principaux auteurs :(à gauche) le premier auteur Javeed Mahmood; (à droite) le principal auteur correspondant Jong-Beom Baek. Copyright :Institut national des sciences et de la technologie d'Ulsan
Des chercheurs en Corée du Sud ont, pour la première fois, a développé une technique simple pour produire un cristal bidimensionnel contenant de l'azote qui a la capacité d'être un rival potentiel au graphène et au silicium comme matériaux semi-conducteurs.
Le graphène est une feuille de cristaux de carbone bidimensionnelle (2D) d'un atome d'épaisseur qui possède de nombreuses propriétés extraordinaires en termes de résistance, conductivité électrique et thermique, et la transparence optique. Le graphène est prometteur pour une utilisation en nanoélectronique, stockage d'hydrogène, piles et capteurs.
La recherche sur le graphène au cours des dernières années a suscité un énorme intérêt parmi les scientifiques quant au potentiel de synthèse d'autres cristaux 2D en introduisant des éléments autres que le carbone dans le réseau de carbone du graphène. La motivation derrière cela est la possibilité que cela pourrait offrir de développer des matériaux qui peuvent être utilisés comme élément de commutation actif dans l'électronique.
La taille atomique et la structure de l'azote en font un excellent choix à cet effet car il peut s'intégrer naturellement dans un réseau solide d'atomes de carbone en créant des liaisons (sp2) dans lesquelles les électrons sont partagés par l'ensemble du réseau.
Alors qu'il existe de nombreuses difficultés dans la synthèse du graphène, l'équipe de chercheurs de l'Institut national des sciences et technologies d'Ulsan (UNIST) et de l'Université des sciences et technologies de Pohang en Corée du Sud a synthétisé des cristaux 2D azotés à l'aide d'une simple réaction chimique en phase liquide sans utiliser de gabarit. Les méthodes classiques de formation de cristaux 2D nécessitent l'utilisation d'un tel gabarit.
Figure 2. Différence structurelle entre le graphène et le cristal C2N-h2D :(a) graphène; (b) Cristal C2N-h2D. Crédit :Institut national des sciences et de la technologie d'Ulsan
Les chercheurs ont vérifié la structure du cristal azoté par imagerie par microscopie à effet tunnel à résolution atomique et ont confirmé sa nature semi-conductrice en le testant avec un transistor à effet de champ. La structure géométrique et électronique unique des cristaux azotés le rend potentiellement adapté à une utilisation en électronique, capteurs et catalyse.
Sa synthèse réussie à l'aide d'une technique simple pourrait ouvrir un nouveau chapitre dans la génération rentable d'autres matériaux 2D.
"Nous pensons que les résultats présentés dans ce travail fournissent non seulement des avancées convaincantes dans la science et la technologie des matériaux, mais aussi un potentiel passionnant pour un large éventail d'applications pratiques allant de la chimie humide aux applications de dispositifs, " dit le professeur Jong-Beom Baek, professeur de l'École de génie énergétique et chimique de l'UNIST. "Ainsi, le matériel attirerait immédiatement l'attention d'un large éventail de disciplines, en raison de ses impacts scientifiques et technologiques potentiels, " il dit.
Figure 3. Images au microscope à effet tunnel (STM) à résolution atomique :(a) image STM sans image structurellement superposée ; (b) Image STM avec image structurellement superposée (gris :atome de carbone, cyan :atome d'azote). Crédit :Institut national des sciences et de la technologie d'Ulsan
