Les chercheurs ont confirmé l'existence d'une propriété exotique naturelle dans laquelle un matériau devient plus épais lorsqu'il est étiré - le contraire de la plupart des matériaux - une découverte qui pourrait conduire à de nouvelles études sur la science fondamentale du comportement des nanomatériaux.

Le phénomène contre-intuitif, appelé comportement auxétique, a été largement étudié dans les structures d'ingénierie qui ont des applications potentielles en médecine, Création de tissus, gilet pare-balles et « amélioration de l'armure fortifiée ».

Cependant, jusqu'à présent le comportement n'a pas été confirmé dans les matériaux naturels, dit Peide Ye, Richard J. et Mary Jo Schwartz de l'Université Purdue, professeur de génie électrique et informatique.

Le comportement auxétique a été découvert dans un matériau appelé phosphore noir.

Le phénomène est régi par une propriété mécanique fondamentale des matériaux appelée coefficient de Poisson, qui caractérise le comportement d'un matériau lorsqu'il est étiré. La plupart des matériaux lorsqu'ils sont étirés deviennent plus minces et lorsqu'ils sont comprimés deviennent plus épais, et on dit qu'ils ont un coefficient de Poisson positif.

"Un coefficient de Poisson négatif est théoriquement possible mais jusqu'à présent ce n'était pas le cas, à quelques exceptions près des structures artificielles, été observé expérimentalement dans n'importe quel matériau naturel, " Tu as dit. " Tiens, nous montrons que le coefficient de Poisson négatif existe dans le matériau naturel phosphore noir."

Les résultats sont détaillés dans un article de recherche paru le 23 septembre dans la revue Lettres nano .

"Jusqu'à maintenant, il y a eu un manque de preuves expérimentales depuis la mesure de la déformation interne dans les matériaux auxétiques, en particulier au niveau atomique, est extrêmement difficile, " Tu as dit.

Les chercheurs ont utilisé une technique appelée spectroscopie Raman pour documenter le rapport de Poisson négatif dans des dimensions extrêmement fines, couches individuelles de phosphore noir appelé phosphorène. La recherche était basée au Birck Nanotechnology Center dans le Discovery Park de Purdue.

L'article Nano Letters a été rédigé par le doctorant Yuchen Du; l'ancien associé de recherche postdoctoral Jesse Maassen; les étudiants diplômés Wangran Wu et Zhe Luo; Xianfan Xu, le professeur James J. et Carol L. Shuttleworth de génie mécanique et professeur de génie électrique et informatique; et vous. Du a réalisé la plupart des expériences. Maassen a effectué le travail théorique essentiel à la recherche. Il est maintenant professeur adjoint de physique à l'Université Dalhousie en Nouvelle-Écosse, Canada.

Les chercheurs se sont concentrés sur la structure cristalline plissée unique du matériau dans laquelle les atomes sont disposés selon un motif ondulé. Comme le silicium, le matériau possède une bande interdite, un trait essentiel pour la capacité d'un semi-conducteur à s'allumer et s'éteindre dans les circuits électroniques. Le matériau a également une "mobilité de porteur relativement élevée, " ce qui signifie qu'il est très conducteur et pourrait être utile pour des applications technologiques.

Les recherches futures comprendront des travaux visant à déterminer si le coefficient de Poisson négatif existe dans d'autres matériaux dits « bidimensionnels », y compris des couches extrêmement minces de graphite appelées graphène.