Des scientifiques du laboratoire Ames du département américain de l'Énergie ont découvert un nouveau procédé pour recouvrir le métal sous une seule couche de graphite, ce qui pourrait conduire à des propriétés nouvelles et mieux contrôlées pour ces types de matériaux.

Le graphène — graphite bidimensionnel — a été produit pour la première fois en 2004, et parce que les électrons se déplacent rapidement le long de sa surface, est très prometteur en tant que matériau utile dans des applications aussi diverses que l'informatique quantique, cellules solaires, catalyse, et sentir. Pour que le graphène soit à la hauteur de ce potentiel, la science de la découverte fondamentale au laboratoire Ames s'efforce de maîtriser son assemblage en combinaison avec d'autres matériaux - une tâche délicate, processus délicat réalisé dans des environnements de laboratoire à ultra-vide à l'échelle atomique.

Les chercheurs ont encapsulé du dysprosium, une terre rare magnétique, en bombardant la couche supérieure de graphite massif avec des ions pour créer des défauts à sa surface, suivi d'un dépôt à haute température du métal. Il en a résulté des « mesas » ou des îlots de dysprosium sous une seule couche de graphène. Les formations sont très différentes de tout ce que les experts en matériaux bidimensionnels du Laboratoire ont jamais vu.

"Il est bien connu que certains métaux peuvent être incrustés entre des couches de graphite en vrac, " a déclaré l'assistante de recherche Ann Lii-Rosales. "Mais ces mesas ne se forment qu'à la surface supérieure du graphite, et ils sont en métal pur composé de multicouches, ce qui est une première. Les propriétés combinées du métal et du graphène peuvent être très différentes des autres, matériaux déjà produits. C'est quelque chose que nous explorons maintenant."

Les chercheurs ont également pu réaliser les mêmes formations de type mesa avec deux métaux de transition, ruthénium et cuivre.

"Cela suggère que nous avons une recette très adaptable pour produire ce type de matériau de surface, ce qui rend sa découverte très excitante en termes d'applications potentielles, " a déclaré Pat Thiel, un scientifique du laboratoire Ames et professeur émérite de chimie et de science et ingénierie des matériaux à l'Iowa State University. "Si nous pouvons contrôler le processus afin que nous puissions délibérément modeler la formation de ces petites plaques de métal, peut-être pouvons-nous exploiter et contrôler leurs propriétés magnétiques et électroniques."

La recherche est discutée plus en détail dans l'article "Defect-mediated, encapsulation thermiquement activée des métaux à la surface du graphite, " publié dans la revue Carbone .