Le plus petit des appareils électroniques pourrait un jour avoir la capacité de s'allumer et de s'éteindre à l'échelle atomique.

Les scientifiques de Lawrence Livermore ont étudié un moyen de créer des chaînes linéaires d'atomes de carbone à partir de graphite fondu au laser. Le matériel, appelé carbyne, pourrait avoir un certain nombre de propriétés nouvelles, y compris la possibilité d'ajuster la quantité de courant électrique circulant dans un circuit, selon les besoins de l'utilisateur.

Carbyne fait l'objet d'intenses recherches en raison de sa présence dans les corps astrophysiques, ainsi que son utilisation potentielle dans les dispositifs nanoélectroniques et les matériaux superdurs. Sa forme linéaire lui confère des propriétés électriques uniques sensibles à l'étirement et à la flexion, et il est 40 fois plus rigide que le diamant. Il a également été trouvé dans les météorites de Murchison et Allende et pourrait être un ingrédient de la poussière interstellaire.

À l'aide de simulations informatiques, Le scientifique du LLNL Nir Goldman et son collègue Christopher Cannella (chercheur d'été de premier cycle à Caltech) avaient initialement l'intention d'étudier les propriétés du carbone liquide lorsqu'il s'évapore, après avoir été formé en projetant un faisceau laser sur la surface du graphite. Le laser peut chauffer la surface du graphite à quelques milliers de degrés, qui forme alors une goutte assez volatile. A leur grande surprise, au fur et à mesure que la gouttelette liquide s'évapore et se refroidit dans leurs simulations, il a formé des faisceaux de chaînes linéaires d'atomes de carbone.

"Il y a eu beaucoup de spéculations sur la façon de fabriquer du carbyne et sur sa stabilité, " a déclaré Goldman. "Nous avons montré que la fusion laser du graphite est une voie viable pour sa synthèse. Si vous réglez la synthèse de carbyne de manière contrôlée, il pourrait avoir des applications en tant que nouveau matériau pour un certain nombre de domaines de recherche différents, y compris comme semi-conducteur accordable ou même pour le stockage d'hydrogène.

"Notre méthode montre que le carbyne peut être formé facilement en laboratoire ou autrement. Le processus pourrait également se produire dans les corps astrophysiques ou dans le milieu interstellaire, où le matériau contenant du carbone peut être exposé à des températures relativement élevées et le carbone peut se liquéfier."

L'étude et les modèles informatiques de Goldman permettent une comparaison directe avec les expériences et peuvent aider à déterminer les paramètres de synthèse de matériaux à base de carbone avec des propriétés potentiellement exotiques.

"Nos simulations indiquent un mécanisme possible pour la synthèse des fibres de carbyne qui confirme l'observation expérimentale précédente de sa formation, " Goldman a déclaré. "Ces résultats aident à déterminer un ensemble de conditions thermodynamiques pour sa synthèse et pourraient expliquer sa détection dans des météorites résultant de conditions de haute pression dues à l'impact."

La recherche apparaît sur la couverture de l'édition du 17 septembre du Journal de chimie physique .