Des chercheurs de l'Université Rice ont modélisé un sandwich à l'échelle nanométrique, le premier dans ce qu'ils espèrent devenir une épicerie moléculaire pour les scientifiques des matériaux.

Leur recette met deux tranches de graphène d'épaisseur atomique autour de nanoclusters d'oxyde de magnésium qui donnent le super-fort, matériau conducteur à propriétés optoélectroniques étendues.

Le scientifique des matériaux de riz Rouzbeh Shahsavari et ses collègues ont construit des simulations informatiques du composé et ont découvert qu'il offrirait des fonctionnalités adaptées à la détection moléculaire sensible, catalyse et bio-imagerie. Leurs travaux pourraient aider les chercheurs à concevoir une gamme d'hybrides personnalisables de structures bidimensionnelles et tridimensionnelles avec des molécules encapsulées, dit Shahsavari.

La recherche paraît ce mois-ci dans le journal de la Royal Society of Chemistry Nanoéchelle .

Les scientifiques se sont inspirés d'expériences menées ailleurs dans le cadre desquelles diverses molécules ont été encapsulées à l'aide des forces de van der Waals pour rapprocher les composants. L'étude dirigée par Rice a été la première à adopter une approche théorique pour définir les propriétés électroniques et optiques de l'un de ces échantillons "fabriqués", oxyde de magnésium bidimensionnel dans du graphène bicouche, dit Shahsavari.

"Nous savions s'il y avait une expérience déjà réalisée, nous aurions un excellent point de référence qui faciliterait la vérification de nos calculs, permettant ainsi une expansion plus fiable de nos résultats de calcul pour identifier les tendances de performance au-delà de la portée des expériences, " a déclaré Shahsavari.

Le graphène en lui-même n'a pas de bande interdite - la caractéristique qui fait d'un matériau un semi-conducteur. Mais l'hybride le fait, et cette bande interdite pourrait être accordable, selon les composants, dit Shahsavari. Les propriétés optiques améliorées sont également réglables et utiles, il a dit.

"Nous avons vu que tandis que ce seul flocon d'oxyde de magnésium absorbait un type d'émission lumineuse, quand il était piégé entre deux couches de graphène, il a absorbé un large spectre. Cela pourrait être un mécanisme important pour les capteurs, " il a dit.

Shahsavari a déclaré que la théorie de son groupe devrait être applicable à d'autres matériaux bidimensionnels, comme le nitrure de bore hexagonal, et obturations moléculaires. "Il n'y a pas un seul matériau qui puisse résoudre tous les problèmes techniques du monde, ", a-t-il déclaré. "Il s'agit toujours de fabriquer des matériaux hybrides pour mettre en synergie les meilleures caractéristiques de plusieurs composants pour effectuer un travail spécifique. Mon groupe travaille sur ces matériaux hybrides en peaufinant leurs composants et leurs structures pour relever de nouveaux défis."