Peter Steeneken (professeur) et Farbod Alijani (professeur adjoint) de la section Dynamique des micro et nanosystèmes du Département de précision et d'ingénierie des microsystèmes ont développé une nouvelle méthode pour déterminer les propriétés matérielles du graphène à l'aide de non-linéaires à haute fréquence dynamique. Leur nouvelle méthode permet de mesurer avec précision le module de Young (module d'élasticité) du graphène et permet une mesure potentiellement plus rapide. Cela pourrait faciliter la caractérisation d'un grand nombre de membranes dans un processus de production, par exemple. Cette semaine, Peter et Farbod ont publié leur article intitulé "Nonlinear dynamic characterization of two-dimensional materials" dans Communication Nature .

Dans cette parution, Peter et Farbod présentent une nouvelle méthode pour en savoir plus sur les matériaux ultra-minces qui n'ont que quelques atomes d'épaisseur, comme le graphène. Au moyen d'une force électrostatique de quelques piconewtons, eux et le doctorant Dejan Davidovikj ont réussi à faire vibrer des membranes de graphène. A l'aide d'un montage interférométrique, ils ont effectué une mesure de la dynamique de ces membranes avec une résolution sub-nm à des fréquences de plus de 10 MHz. En fournissant une force suffisante aux membranes, les caractéristiques de résonance non linéaires deviennent visibles. Ces caractéristiques ont déjà été observées, mais jusqu'à maintenant, aucune bonne méthode pour les analyser pour les matériaux atomiquement minces n'était disponible. En collaboration avec l'Université McGill (Canada) et la Faculté des sciences appliquées, un nouveau modèle a été développé qui peut utiliser ces résonances non linéaires pour déterminer le module de Young.

Le module d'Young est un paramètre qui décrit l'élasticité mécanique de ce nouveau matériau, ce qui est important à surveiller dans les processus de production des appareils. De plus, la prédiction est que la mécanique du continu ne sera plus applicable aux couches d'un seul atome d'épaisseur. Pour ces raisons, une mesure précise du module de Young du graphène est d'une importance vitale. Cependant, le module de Young du graphène est difficile à mesurer, et jusqu'à présent, il a été déterminé au moyen de la microscopie à force atomique, ce qui est désavantageux, car la pointe acérée de l'AFM peut influencer la mesure. De plus, la nouvelle méthode est potentiellement beaucoup plus rapide, ce qui est bénéfique lors de la caractérisation d'un grand nombre de membranes dans un processus de production.