Des chercheurs de l'Université de l'Illinois à Urbana-Champaign ont démontré un mouillage et une adhérence réglables induits par le dopage du graphène, révélant des opportunités nouvelles et uniques pour les matériaux de revêtement et les transducteurs avancés.

"Notre étude suggère que la modulation induite par le dopage de la densité des porteurs de charge dans le graphène influence sa mouillabilité et son adhérence, " a expliqué SungWoo Nam, professeur adjoint au Département des sciences mécaniques et du génie de l'Illinois. "Ce travail étudie ce nouveau phénomène de mouillage réglable induit par le dopage qui est unique au graphène et potentiellement à d'autres matériaux 2D dans le cadre d'enquêtes théoriques et expérimentales complémentaires."

Graphène, étant optiquement transparent et possédant des propriétés électriques et mécaniques supérieures, peut révolutionner les domaines des revêtements de surface et des écrans électromouillants, selon les chercheurs. La mouillabilité d'un matériau (c. Selon l'application spécifique, un choix entre un matériau hydrophobe ou hydrophile est requis. Pour les écrans électromouillants, par exemple, les caractéristiques hydrophiles du matériau d'affichage sont améliorées à l'aide d'un courant électrique constant appliqué de l'extérieur.

"Ce qui rend le graphène spécial, c'est que, contrairement aux matériaux en vrac conventionnels, il présente des caractéristiques de mouillage de surface accordables en raison d'un changement de sa densité électronique, ou par dopage, " a déclaré Ali Achraf, un étudiant chercheur diplômé et premier auteur de l'article, « Mouillabilité et adhésion réglables induites par le dopage du graphène, " apparaissant dans Lettres nano . "Nos équipes de recherche collaborative ont découvert que si le graphène se comporte généralement comme un matériau hydrophobe (en raison de la présence d'une contamination aéroportée fortement maintenue à sa surface), son hydrophobie peut être facilement modifiée en changeant la densité électronique.

"Notre étude montre que le graphène présente une mouillabilité réglable - un comportement hydrophobe et hydrophile commutable - lorsque sa densité électronique est modifiée par des polymères et des métaux chargés sous la surface (alias dopage), " Ashraf a ajouté. " Cette découverte met en lumière les liens peu clairs précédents entre le transfert de charge au niveau quantique et la mouillabilité macroscopique de la surface pour le graphène. Cette découverte passionnante ouvre de nouvelles possibilités pour les écrans de revêtement de surface réglables et d'électromouillage sans alimentation électrique externe continue, ce qui se traduira par d'importantes économies d'énergie.

"En outre, nous avons étudié une autre propriété étroitement liée - l'adhérence de surface, " Nam a déclaré. "Nous avons observé des changements dans la densité électronique du graphène conduit à un changement d'adhérence, qui détermine comment le graphène interagit avec d'autres molécules hydrophobes et hydrophiles, ce qui est important pour les produits chimiques et les biocapteurs à base de graphène. Notre découverte suggère qu'il est possible de rendre réutilisable, des capteurs de graphène autonettoyants pouvant d'abord interagir avec des molécules hydrophobes pour la détection, puis s'en sépare (c'est-à-dire se nettoie) par une hydrophilie améliorée via la modulation de la densité électronique."

Remarque :Les auteurs notent que ce travail démontre et soutient de manière indépendante des résultats similaires rapportés dans Hong et al. (DOI :10.1021/acs.nanolett.6b01594), montrant la modulation de la mouillabilité induite par le dopage du graphène.