Le graphène a un grand potentiel pour des applications pratiques depuis qu'il a été isolé pour la première fois en 2004. Mais nous ne l'utilisons toujours pas dans notre technologie à grande échelle, car nous n'avons aucun moyen de produire du graphène à l'échelle industrielle. Des physiciens de l'Université de Leiden ont maintenant visualisé pour la première fois comment les atomes se comportent entre le graphène et un substrat. Cette idée pourrait être déterminante pour les futures implémentations de la production industrielle de graphène. Leurs résultats ont été publiés dans Documents d'examen physique .

En 2004, les scientifiques ont isolé une seule couche d'atomes de carbone d'un bloc de graphite. Les couches de graphène pourraient permettre des transistors à grande vitesse, voitures électriques bon marché et capteurs délicats. Avance rapide jusqu'en 2018, et le graphène, il existe encore peu d'applications du graphène à grande échelle. Le problème est que les chercheurs n'ont pas trouvé de moyen de produire du graphène de haute qualité sur le bon substrat à l'échelle industrielle.

Bien que les scientifiques aient une idée pour la production à grande échelle :chauffer le carbure de silicium à presque 2, 000 degrés C, et une couche de graphène se développe à sa surface. Cependant, les chercheurs doivent s'assurer que les propriétés souhaitées du graphène ne sont pas perturbées par le substrat. L'insertion d'atomes d'hydrogène entre le graphène et le carbure de silicium isole le graphène et le laisse intact en tant que matériau monocouche. Le physicien Sense Jan van der Molen et son groupe de recherche à l'Université de Leiden ont maintenant visualisé pour la première fois comment ces atomes se comportent sous le graphène.

Les chercheurs, dont le postdoctorant Johannes Jobst et le doctorant Tobias de Jong, ont utilisé leur microscope électronique à basse énergie (LEEM) pour étudier ce qui arrive aux atomes d'hydrogène pris en sandwich entre le graphène et le carbure de silicium. Ils ont repéré des lignes où la couche de graphène est tendue. Les atomes d'hydrogène utilisent les lignes comme des tunnels où ils peuvent s'échapper plus facilement, alors qu'ils restent bien plus longtemps sous les régions lisses du graphène entre ces lignes. "Le processus inversé est largement utilisé dans la recherche pour découpler le graphène du substrat, " dit Jobst. " Mais il n'était pas clair comment l'hydrogène se déplace à l'interface. Nous pourrions montrer que de l'hydrogène gazeux peut être soufflé dans ces tunnels afin qu'il se propage rapidement sous la couche de graphène sous la forme d'atomes individuels. »