Des chercheurs au Japon ont trouvé un moyen de former deux matériaux, chacun composé de trois couches de graphène. Le graphène de chaque matériau est empilé différemment et possède des propriétés électriques uniques. Leurs travaux ont des implications pour le développement de nouveaux dispositifs électroniques, comme les photocapteurs qui convertissent la lumière en énergie électrique.

En 2004, deux scientifiques ont réalisé qu'ils avaient isolé une seule couche d'atomes de carbone sur du scotch utilisé pour nettoyer un cristal de graphite. Depuis, Le graphène a captivé l'imagination des chercheurs en raison de ses propriétés fascinantes. Il est 200 fois plus résistant que l'acier, est très souple, et c'est un excellent conducteur d'électricité.

Les atomes de carbone du graphène sont disposés en hexagones, formant un réseau en nid d'abeille. Placer une couche de graphène sur une autre conduit à la formation de graphène bicouche. Les couches peuvent être disposées dans l'une des deux positions :les centres des hexagones de carbone de chaque couche peuvent être organisés immédiatement les uns au-dessus des autres, appelé AA-empilement, ou ils peuvent être déplacés vers l'avant de sorte qu'un centre hexagonal dans une couche soit au-dessus d'un atome de carbone en dessous, appelé empilement AB. L'empilement AB de deux couches de graphène conduit à la formation d'un matériau aux propriétés semi-conductrices en appliquant un champ électrique externe.

Empiler délibérément trois couches de graphène s'est avéré difficile. Mais cela pourrait aider les chercheurs à étudier comment les propriétés physiques des matériaux à trois couches changent en fonction de l'orientation de l'empilement. Cela pourrait conduire au développement de nouveaux appareils électriques. Des chercheurs de l'Université japonaise de Tohoku et de l'Université de Nagoya ont maintenant fabriqué deux types différents de graphène tricouche avec des propriétés électriques différentes.

Ils ont chauffé le carbure de silicium en utilisant l'une des deux méthodes suivantes. Dans une expérience, le carbure de silicium a été chauffé à 1, 510°C sous argon sous pression. En autre, il a été chauffé à 1, 300°C sous vide poussé. Les deux matériaux ont ensuite été pulvérisés avec de l'hydrogène gazeux dans lequel les liaisons ont été rompues pour former des atomes d'hydrogène uniques. Deux types de graphène tricouche se sont alors formés. Le carbure de silicium chauffé sous argon sous pression formé en graphène empilé ABA, dans lequel les hexagones des couches supérieure et inférieure étaient exactement alignés tandis que la couche médiane était légèrement déplacée. Le carbure de silicium chauffé sous vide s'est développé en graphène empilé ABC, dans lequel chaque couche était légèrement déplacée devant celle en dessous.

Les chercheurs ont ensuite examiné les propriétés physiques de chaque matériau et ont découvert que leurs électrons se comportaient différemment. Le graphène ABA était un excellent conducteur électrique, similaire au graphène monocouche. Le graphène ABC, d'autre part, agit plus comme le graphène AB en ce qu'il avait des propriétés semi-conductrices.

"Le succès actuel dans la fabrication sélective de graphène tricouche ABA et ABC élargirait la faisabilité de dispositifs nano-électroniques à base de graphène avec des nombres de couches et des séquences d'empilement variables, " concluent les chercheurs dans leur étude publiée dans la revue NPG Asie Matériaux .