Des matériaux bidimensionnels pouvant effectuer plusieurs tâches.

C'est le résultat d'un nouveau processus qui produit naturellement des monocouches à motifs qui peuvent servir de base pour créer une grande variété de nouveaux matériaux à double optique, magnétique, capacités catalytiques ou de détection.

"Les matériaux à motifs ouvrent la possibilité d'avoir deux fonctionnalités dans un seul matériau, comme catalyser une réaction chimique tout en servant simultanément de capteur pour un deuxième ensemble de molécules, " dit Socrate Pantelides, William et Nancy McMinn professeur de physique à l'Université Vanderbilt, qui a coordonné la recherche avec le professeur Hong-Jun Gao à l'Institut de physique de l'Académie chinoise des sciences à Pékin. "Bien sûr, vous pouvez faire une telle chose en utilisant deux matériaux côte à côte, mais les matériaux à motifs offrent toute une gamme de nouvelles options pour les concepteurs d'appareils."

Leur réalisation est décrite dans un article intitulé "Intrinsically patterned two-dimensional materials for selective adsorption of molécules and nanoclusters" publié le 12 juin dans la revue Matériaux naturels .

En électronique, les matériaux bidimensionnels (2D) sont un sujet brûlant en raison de leurs nombreuses applications potentielles. Graphène, qui se compose d'une seule feuille d'atomes de carbone, a reçu le plus d'attention, mais il s'est avéré très difficile d'ajuster ses propriétés chimiques et électriques. Par conséquent, chalcogénures (matières contenant du soufre, sélénium ou tellure, qui sont connus pour leur optique très variée, propriétés électriques et thermiques) font maintenant l'objet de recherches mondiales, car certaines d'entre elles forment naturellement des monocouches pouvant servir de plaques vierges facilement adaptées à des applications spécifiques.

Maintenant, Pantelides et ses collaborateurs ont montré que des monocouches formées de deux chalcogénures (platine-sélénium et cuivre-sélénium) se combinent naturellement avec une précision nanométrique en triangles alternés de phases différentes :métallique et semi-conducteur. Parce que chaque phase a des propriétés électriques et chimiques différentes, deux types différents de molécules peuvent se lier à sa surface, lui permettant de remplir deux fonctions simultanément.

"En général, Les matériaux 2D sont « fonctionnalisés » pour des applications spécifiques en adsorbant différentes espèces d'atomes ou de molécules sur eux ou en incorporant des impuretés dans leur structure cristalline par ailleurs parfaite de la même manière que les semi-conducteurs tels que le silicium sont fonctionnalisés par dopage avec des impuretés, qui permet la fabrication de dispositifs électroniques, comme les « puces » qui pilotent les ordinateurs, " a expliqué Pantelides. " Notre nouveau papier étend le domaine des matériaux 2D d'une étape importante. Il montre un moyen de fabriquer des matériaux 2D qui permet de fonctionnaliser indépendamment les deux phases du matériau."

Les expériences ont été menées dans le laboratoire de Gao à Pékin et les calculs théoriques ont été effectués à Vanderbilt, le Centre national de calcul scientifique de la recherche énergétique du Département de l'énergie des États-Unis et l'Université de l'Académie chinoise des sciences.