Les physiciens et chimistes de Leyde ont réussi à rapprocher deux couches de graphène si proches qu'un courant électrique saute spontanément à travers. À l'avenir, cela pourrait permettre aux scientifiques d'étudier les contours du graphène et de les utiliser pour séquencer l'ADN avec une précision au-delà des technologies existantes. L'étude est publiée dans Lettres nano .

Comment étudier un objet si petit qu'il ne réfléchit même pas la lumière ? Dans ce cas, les physiciens aiment faire passer un courant pour mesurer sa conductance, qui révèle de nombreuses propriétés. Pour des objets extrêmement petits tels qu'une molécule, C'est plus facile à dire qu'à faire. Les chercheurs auraient besoin d'électrodes plus petites que la molécule. Les équipes de recherche de Leyde du physicien Jan van Ruitenbeek et du chimiste Grégory F. Schneider ont imaginé un moyen d'éviter ce problème. Ils ont incliné deux feuilles de graphène d'une épaisseur d'un atome de telle sorte qu'elles ne se sont rencontrées qu'à un moment donné, où les électrons sautaient d'une couche à l'autre.

Les tentatives précédentes avec des électrodes en graphène ont échoué car les couches sont par nature souples. Les scientifiques de Leyde les ont déposés sur un substrat de silicium, les rendant rigides jusqu'au bord. Ils ont rapproché les deux couches suffisamment l'une de l'autre pour qu'un effet tunnel se produise, un phénomène de mécanique quantique dans lequel les électrons sautent spontanément vers un matériau voisin, même s'il n'y a pas de contact direct. Tout petit objet entre les deux améliorera le tunnel. Le nombre d'électrons traversant révèle certaines des propriétés du matériau.

Une application future prometteuse pourrait être le séquençage de l'ADN. Lorsqu'un seul brin d'ADN traverse l'espace étroit entre les couches de graphène, ses lettres nucléotidiques A, C, G et T permettront alternativement à un nombre différent d'électrons de passer par tunnel. De là, les scientifiques pourraient être en mesure de lire un brin d'ADN relativement rapidement. Van Ruitenbeek dit, "Les entreprises développent maintenant une autre méthode où elles font passer un brin d'ADN à travers un trou qui est également traversé par de l'eau avec des particules chargées électriquement. De la force du courant, ils savent quelle lettre de base bloque en partie le trou. Notre méthode est potentiellement beaucoup plus précise. Ou mieux encore, nous pourrions combiner les deux méthodes à l'avenir."

Schneider :"Une autre étape importante consiste à scanner les bords du graphène, qui est aussi attrayant que le séquençage de l'ADN. La chimie au bord du graphène est extrêmement difficile à sonder, et maintenant nous avons un plan très précis pour le faire."