La combinaison d'un graphène atomiquement mince et d'une couche de nitrure de bore à un angle légèrement tourné modifie leurs propriétés électriques. Des physiciens de l'Université de Bâle ont montré pour la première fois que la combinaison avec une troisième couche peut entraîner de nouvelles propriétés de matériau également dans un sandwich à trois couches de carbone et de nitrure de bore. Cela augmente considérablement le nombre de matériaux synthétiques potentiels, rapportent les chercheurs dans la revue scientifique Lettres nano .

L'année dernière, des chercheurs aux États-Unis ont fait grand bruit lorsqu'ils ont montré que la rotation de deux couches de graphène empilées d'un angle "magique" de 1,1 degré rend le graphène supraconducteur - un exemple frappant de la façon dont la combinaison de matériaux atomiquement minces peut produire des propriétés électriques complètement nouvelles.

Alignement de précision

Des scientifiques de l'Institut suisse des nanosciences et du Département de physique de l'Université de Bâle ont poussé ce concept encore plus loin. Ils ont placé une couche de graphène entre deux couches de nitrure de bore, qui sert souvent à protéger la structure sensible du carbone. Ce faisant, ils ont aligné les couches très précisément avec le réseau cristallin du graphène.

L'effet observé par les physiciens de l'équipe du professeur Christian Schönenberger est communément appelé motif moiré :lorsque deux motifs réguliers se superposent, un nouveau motif en résulte avec un réseau périodique plus grand.

Nouveau super-réseau à trois couches

Lujun Wang, membre du doctorat SNI. Ecole et chercheur dans l'équipe de Schönenberger, a également observé des effets de ce type de super-réseau lorsqu'il combinait des couches de nitrure de bore et de graphène. Les atomes sont disposés de manière hexagonale dans toutes les couches. S'ils sont empilés les uns sur les autres, de plus grands motifs réguliers émergent, avec une taille en fonction de l'angle entre les couches.

Il avait déjà été montré que cela fonctionnait avec une combinaison à deux couches de graphène et de nitrure de bore, mais les effets dus à une seconde couche de nitrure de bore n'avaient pas encore été trouvés.

Lorsque les physiciens de Bâle ont expérimenté trois couches, deux super-réseaux se sont formés entre le graphène et la couche supérieure et inférieure de nitrure de bore, respectivement. La superposition des trois couches a créé une superstructure encore plus grande que possible avec une seule couche.

Les scientifiques sont très intéressés par ces types de matériaux synthétiques, puisque les différents motifs de moirage peuvent être utilisés pour modifier ou produire artificiellement de nouvelles propriétés de matériaux électroniques.

"Pour faire simple, les motifs atomiques déterminent le comportement des électrons dans un matériau, et nous combinons différents modèles naturels pour créer de nouveaux matériaux synthétiques, " explique le Dr Andreas Baumgartner, qui a supervisé le projet. "Maintenant, nous avons découvert des effets dans ces appareils électroniques sur mesure qui sont compatibles avec une superstructure à trois couches, " il ajoute.