Crédit : Institut de physique de Leiden
Les propriétés fascinantes du graphène – une seule couche d'atomes de carbone – ont été largement célébrées. Non seulement le graphène présente une physique remarquable, il est également très prometteur pour de nouvelles applications, comme les écrans d'affichage flexibles et les cellules solaires. Mais les scientifiques ne sont pas facilement satisfaits. La chasse aux matériaux de nouvelle génération est lancée :des empilements en couches composés de feuilles simples de matériaux « plats » comme le nitrure de bore (BN), graphène (C) ou disulfure de tungstène (WS
L'astuce est qu'un tel gâteau en couches n'est pas seulement la somme de ses parties. Vous pourriez obtenir des propriétés complètement différentes de celles des couches individuelles. Cela vaut même pour deux couches du même genre; le graphène bicouche ne ressemble en rien à son cousin monocouche. Tout dépend de la façon dont les couches interagissent. Le physicien de Leiden Sense Jan van der Molen et son groupe ont développé une méthode pour déterminer l'interaction entre les couches dans chaque combinaison de matériaux.
LEEM
En utilisant une technique appelée microscopie électronique à basse énergie (LEEM), ils projettent des électrons de très faibles énergies sur un échantillon. Pour chaque niveau d'énergie, ils enregistrent une image de la surface, leur dire combien d'électrons sont réfléchis. Cela leur donne toutes les informations nécessaires pour déterminer l'interaction entre les couches et donc les propriétés du matériau nouvellement créé. Leur méthode résout les détails 100, 000 fois plus petit que les autres techniques. Ceci est crucial car les nouveaux nanomatériaux sont généralement extrêmement petits, inférieurs à l'épaisseur d'un cheveu humain.
Adapté
Des physiciens de Leyde étudient des piles de matériaux stratifiés à l'aide d'une nouvelle technique. Ils peuvent maintenant répondre à la question de savoir si un empilement donné de divers matériaux a des propriétés différentes de ses constituants en sondant les interactions intercouches. Ils ont utilisé cette méthode pour vérifier que le graphène (gris) interagit fortement avec le graphène, et le nitrure de bore (violet) interagit fortement avec le nitrure de bore, tandis que le graphène n'est pas influencé par la présence de nitrure de bore. On voit en haut à droite le matériau résultant :différentes propriétés (nuances) pour combiné graphène + graphène et nitrure de bore + nitrure de bore, mais aucune interaction entre le graphène et le nitrure de bore. En bas à droite, nous voyons un état hypothétique où toutes les couches interagissent pour former un tout nouveau matériau, ce qui n'est pas le cas dans cet exemple. Crédit : Institut de physique de Leiden
« Nous avons utilisé notre méthode pour prouver que le nitrure de bore et le graphène n'interagissent pas l'un avec l'autre comme on ne l'avait supposé jusqu'à présent, ' dit le premier auteur et compagnon de Veni Johannes Jobst. 'Mais plus important, il montre le potentiel de cette nouvelle technique. Maintenant, nous pouvons étudier toute autre combinaison de couches, comme les semi-conducteurs sur le graphène, ou deux semi-conducteurs différents. Et une fois que nous comprenons comment fonctionne cette interaction, nous pouvons librement concevoir des matériaux adaptés à des besoins spécifiques.' 
