Les matériaux bidimensionnels tels que le graphène peuvent n'avoir qu'un ou deux atomes d'épaisseur, mais ils sont prêts à alimenter l'électronique flexible, révolutionner les composites et même nettoyer notre eau.

Cependant, être aussi mince a un prix :les propriétés fonctionnelles dont nous dépendons changeront si le matériau est contaminé.

Heureusement, de nombreux matériaux 2-D présentent le «phénomène d'auto-nettoyage», c'est-à-dire lorsque différents matériaux 2D sont pressés ensemble, les molécules errantes de l'air et du laboratoire sont expulsées, laissant de grandes zones exemptes d'impuretés.

Depuis l'isolement du graphène en 2004, une multitude d'autres matériaux 2D ont été découverts, chacun avec une gamme de propriétés différentes.

Lorsque le graphène et d'autres matériaux 2D sont combinés, le potentiel de ces nouveaux matériaux prend vie.

La superposition d'empilements de matériaux 2D dans une séquence choisie avec précision peut produire de nouveaux matériaux appelés hétérostructures qui peuvent être affinés pour atteindre un objectif spécifique (à partir de LED, à la purification de l'eau, à l'électronique à grande vitesse).

Ces régions plates ont donné une partie de la physique la plus fascinante de notre temps. Maintenant, l'hypothèse selon laquelle ces zones sont complètement propres est à l'étude.

Écrire dans Lettres nano une équipe de chercheurs du National Graphene Institute de l'Université de Manchester a montré que même le gaz dans lequel les empilements de matériaux 2D sont assemblés peut affecter la structure et les propriétés des matériaux.

Ils ont découvert que pour une classe de matériaux 2D appelés dichalcogénures de métaux de transition (TMDC), certains avaient un très grand écart entre eux et leur voisin; une distance inexpliquée par les calculs théoriques effectués par le professeur Katsnelson et le Dr Rudenko à l'université Radboud, Pays-Bas.

Ces observations semblaient toutes indiquer la présence d'impuretés entre les matériaux 2-D. Pour le confirmer, Les matériaux 2-D ont été empilés dans une atmosphère de gaz Argon pur à l'aide d'une chambre scellée (appelée boîte à gants) dans laquelle l'environnement peut être complètement contrôlé.

Là où auparavant le même matériau avait donné de grands écarts entre voisins, cette fois a donné des distances correspondant à celles prédites par la théorie pour une interface propre et exempte d'impuretés.

Dr Aidan Rooney, qui a imagé les structures en microscopie électronique à haute résolution, expliqué :

"En prenant une vue latérale de ces structures sandwich, nous pouvons voir comment ces matériaux uniques s'assemblent et découvrir de nouveaux secrets que nous avons déjà manqués."

Dr Sarah Haigh, qui a dirigé l'équipe de chercheurs qui a effectué ce travail a déclaré :

« Ce type d'information change la façon dont nous construisons des appareils tels que des LED et des capteurs à partir de matériaux 2D. Les propriétés de ces appareils étaient connues pour dépendre fortement de la manière et de l'endroit où nous les fabriquons. et pour la première fois, nous avons observé pourquoi.

Les conséquences de cette découverte auront un impact direct sur la façon dont nous fabriquons des dispositifs au graphène pour les applications futures, montrant que même l'environnement dans lequel les empilements de matériaux 2D sont assemblés affecte la structure et les propriétés atomiques.