Une équipe internationale de physiciens, dirigé par des chercheurs de l'Université de l'Arkansas, a observé un flambage mécanique spontané du graphène autoportant en utilisant la microscopie à effet tunnel, indiquant qu'il a le potentiel d'être une nouvelle source d'alimentation électronique.

La découverte fait progresser la compréhension du graphène, un matériau bidimensionnel qui n'a qu'un seul atome d'épaisseur, et son rôle potentiel dans le développement d'appareils électroniques de prochaine génération.

L'équipe de recherche a publié ses conclusions mardi dans Lettres d'examen physique , le journal de l'American Physical Society. La découverte a également été mise en évidence sur le site d'information de la société sur la physique.

Les chercheurs ont utilisé la microscopie à effet tunnel, qui produit des images d'atomes individuels sur une surface, démontrer le flambement mécanique spontané.

Cette découverte ouvre un nouveau champ de recherche dans l'étude du comportement dynamique des matériaux bidimensionnels autoportants contrôlés par microscopie à effet tunnel, dit Paul Thibado, professeur de physique à l'U of A qui a dirigé l'étude.

"Le graphène autoportant est constamment en mouvement, " dit Thibado. " Il monte et descend comme une bouée qui flotte dans l'océan. Le mouvement de flottement est interrompu par intermittence lorsque le matériau passe de la partie intérieure d'un bol à la partie extérieure du bol - cette vitesse élevée, le mouvement d'encliquetage est connu sous le nom de flambage mécanique."

Les chercheurs ont découvert que le mouvement de flambage est corrélé à un phénomène connu sous le nom de "vol de Lévy, " du nom du mathématicien français Paul Lévy. Le vol de Lévy fait référence à un processus de marche aléatoire dans lequel de longues excursions se produisent avec des probabilités statistiques plus élevées qu'un système normal en mouvement aléatoire constant. Les vols de Lévy sont courants dans les systèmes biologiques et modélisent avec précision les schémas de recherche de nourriture des animaux.

Le phénomène n'avait pas été observé à l'échelle atomique avec un système inorganique jusqu'à cette étude, Thibado a dit, permettant de prévoir et de contrôler les événements de longue excursion.

"Les événements de flambement dans les matériaux 2D détiennent la clé pour comprendre le phénomène des vols Levy, " il a dit.

Mouvement continu du graphène autonome, augmentée par l'énergie cinétique élevée de ces inversions aléatoires, pourrait être converti en courant électrique et utilisé à la place des piles pour alimenter de petits appareils électroniques, dit Thibado. Il existe un besoin urgent de développer des sources d'énergie autres que les batteries, d'autant plus que les réseaux de capteurs sans fil qui connectent des objets non informatiques à Internet se développent.

Ces réseaux de capteurs sans fil sont collectivement connus sous le nom d'Internet des objets, comme des chaussures de course qui fournissent des informations sur les performances à un athlète ou un système d'irrigation « intelligent » qui surveille et signale les niveaux d'humidité des champs éloignés.

Surendra Singh, professeur de physique à l'U of A et co-auteur de l'étude, a permis d'identifier le lien entre les vols de Lévy et les propriétés statistiques du système. Co-auteur Pradeep Kumar, professeur adjoint de physique à l'U of A, a fourni un aperçu du développement de la simulation de la dynamique moléculaire, ce qui prouvait que le mécanisme des longues excursions était le flambage mécanique.