Le graphène est considéré comme l'un des nouveaux matériaux les plus prometteurs. Cependant, l'insertion systématique d'atomes et de molécules liés chimiquement pour contrôler ses propriétés reste un défi majeur. Maintenant, pour la première fois, scientifiques de la Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, l'Université de Vienne, la Freie Universität Berlin et l'Université Yachay Tech en Equateur ont réussi à vérifier avec précision l'empreinte spectrale de ces composés à la fois en théorie et en expérience. Leurs résultats sont publiés dans la revue scientifique Communication Nature .

Le graphène bidimensionnel est constitué de couches uniques d'atomes de carbone et présente des propriétés intrigantes. Le matériau transparent conduit extrêmement bien l'électricité et la chaleur. Il est à la fois souple et solide. En outre, la conductivité électrique peut être modifiée en continu entre un métal et un semi-conducteur par, par exemple., en insérant des atomes et des molécules liés chimiquement dans la structure du graphène - les soi-disant groupes fonctionnels. Ces propriétés uniques offrent un large éventail d'applications futures comme par ex. pour les nouveaux développements en optoélectronique ou les composants ultrarapides dans l'industrie des semi-conducteurs. Cependant, une utilisation réussie du graphène dans l'industrie des semi-conducteurs ne peut être obtenue que si des propriétés telles que la conductivité, la taille et les défauts de la structure du graphène induits par les groupements fonctionnels peuvent déjà être modulés lors de la synthèse du graphène.

Dans le cadre d'une collaboration internationale, des scientifiques dirigés par Andreas Hirsch de la Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg en étroite collaboration avec Thomas Pichler de l'Université de Vienne ont réalisé une percée cruciale :en utilisant le nouveau dispositif expérimental de cette dernière, ils ont pu identifier, pour la première fois, spectres vibrationnels comme les empreintes digitales spécifiques du graphène chimiquement modifié étape par étape au moyen de la diffusion de la lumière. Cette signature spectrale, ce qui était aussi théoriquement attesté, permet de déterminer le type et le nombre de groupes fonctionnels de manière rapide et précise. Parmi les réactions qu'ils ont examinées, était la liaison chimique de l'hydrogène au graphène. Ceci a été mis en œuvre par une réaction chimique contrôlée entre l'eau et des composés particuliers dans lesquels des ions sont insérés dans le graphite, une forme cristalline du carbone.

Bénéfices supplémentaires

"Cette méthode de spectroscopie Raman in-situ est une technique très efficace qui permet de contrôler la fonction du graphène de manière rapide, manière sans contact et étendue déjà pendant la production du matériel, " dit J. Chacon de Yachay Tech, l'un des deux auteurs principaux de l'étude. Cela permet la production de matériaux à base de graphène sur mesure avec des propriétés de transport électronique contrôlées et leur utilisation dans l'industrie des semi-conducteurs.