Et si un capteur détectant une chose pouvait faire partie de la chose elle-même ? Les ingénieurs de l'Université Rice pensent qu'ils ont une solution bidimensionnelle pour faire exactement cela.

Les ingénieurs de Rice dirigés par les scientifiques des matériaux Pulickel Ajayan et Jun Lou ont développé une méthode pour fabriquer des capteurs atomiques plats qui s'intègrent de manière transparente aux appareils pour rendre compte de ce qu'ils perçoivent.

Les matériaux 2D électroniquement actifs ont fait l'objet de nombreuses recherches depuis l'introduction du graphène en 2004. Même s'ils sont souvent vantés pour leur force, ils sont difficiles à déplacer là où ils sont nécessaires sans les détruire.

Les groupes Ajayan et Lou, avec le laboratoire de l'ingénieur Rice Jacob Robinson, avoir une nouvelle façon de conserver les matériaux et leurs circuits associés, y compris les électrodes, intacts lorsqu'ils sont déplacés vers des surfaces courbes ou d'autres surfaces lisses.

Les résultats de leurs travaux sont publiés dans la revue American Chemical Society ACS Nano .

L'équipe Rice a testé le concept en fabriquant un photodétecteur de séléniure d'indium de 10 nanomètres d'épaisseur avec des électrodes en or et en le plaçant sur une fibre optique. Parce que c'était si proche, le capteur de champ proche couplé efficacement à un champ évanescent - l'onde électromagnétique oscillante qui chevauche la surface de la fibre - et a détecté avec précision le flux d'informations à l'intérieur.

L'avantage est que ces capteurs peuvent désormais être intégrés dans de telles fibres où ils peuvent surveiller les performances sans ajouter de poids ni gêner le flux du signal.

"Cet article propose plusieurs possibilités intéressantes pour appliquer des dispositifs 2D dans des applications réelles, " dit Lou. " Par exemple, les fibres optiques au fond de l'océan font des milliers de kilomètres de long, et s'il y a un problème, il est difficile de savoir où cela s'est produit. Si vous avez ces capteurs à différents endroits, vous pouvez sentir les dommages causés à la fibre."

Lou a déclaré que les laboratoires avaient réussi à transférer la liste croissante de matériaux 2D d'une surface à une autre, mais l'ajout d'électrodes et d'autres composants complique le processus. "Pensez à un transistor, " il a dit. " Il a la source, des électrodes de drain et de grille et un diélectrique (isolant) sur le dessus, et tous ces éléments doivent être transférés intacts. C'est un très grand défi, parce que tous ces matériaux sont différents."

Les matériaux bruts 2-D sont souvent déplacés avec une couche de polyméthacrylate de méthyle (PMMA), plus communément appelé plexiglas, en haut, et les chercheurs de Rice utilisent cette technique. Mais ils avaient besoin d'une couche inférieure robuste qui non seulement garderait le circuit intact pendant le déplacement, mais pourrait également être retirée avant de fixer l'appareil à sa cible. (Le PMMA est également retiré lorsque le circuit atteint sa destination.)

La solution idéale était le polydiméthylglutarimide (PMGI), qui peut être utilisé comme plate-forme de fabrication de dispositif et facilement gravé avant le transfert sur la cible. "Nous avons passé pas mal de temps à développer cette couche sacrificielle, " dit Lou. PMGI semble fonctionner pour n'importe quel matériel 2-D, que les chercheurs ont expérimenté avec succès avec le diséléniure de molybdène et d'autres matériaux.

Les laboratoires Rice n'ont développé jusqu'à présent que des capteurs passifs, mais les chercheurs pensent que leur technique rendra possible des capteurs ou dispositifs actifs pour les télécommunications, biodétection, plasmonique et autres applications.