Construction de GNS repliés atomiquement bien définis par l'origami STM. (A) Graphique schématique du pliage et du dépliage d'un RNB dans une direction arbitraire (flèches noires). (B) Réalisation expérimentale de (A). La série d'images STM montre une séquence de pliage et de déploiement d'un RNB le long de la direction indiquée par les flèches blanches. HOPG, graphite pyrolytique hautement ordonné. (C) Topographie STM 3D d'un GNS plié typique. (D) Profil de ligne le long de la flèche rouge en (C) montrant la formation à la fois du bord tubulaire 1D et du plat de graphène empilé 2D avec une hauteur comparable à la distance entre deux couches de graphène (0,70 nm). Réglages pour (B) :courant tunnel It =10 pA; tension de polarisation Vs =-3 V. Réglages pour (C) :It =100 pA; Vs =1 V. Les RNB ont été manipulés en utilisant une manipulation induite par la pointe latérale avec un courant typique de ~ 100 pA et une tension de ~ 3 mV. Tous les résultats ont été acquis à température T =4,2 K. Crédit : Science (2019). DOI :10.1126/science.aax7864
Une équipe de chercheurs de l'Académie chinoise des sciences, L'Université Vanderbilt et l'Université du Maryland ont créé des structures de type origami en graphène à l'aide de la microscopie à effet tunnel. Dans leur article publié dans la revue Science , le groupe explique comment ils ont réalisé cet exploit et les applications possibles.
Depuis plusieurs décennies, les scientifiques ont cherché à plier des feuilles de graphène de manière contrôlable. Alors que certains ont réussi à plier des feuilles de graphène, ils n'étaient pas en mesure de le faire de manière contrôlée, ou ils devaient prétraiter le graphène pour le faire plier à certains endroits. Les scientifiques pensent que si les feuilles de graphène pouvaient être manipulées de manière contrôlable, les matériaux résultants auraient les propriétés souhaitées - un exemple serait de le plier à un "angle magique" pour le rendre supraconducteur. D'autres espèrent développer des processeurs plus petits que ceux qui peuvent être fabriqués avec du silicium. Dans ce nouvel effort, les chercheurs affirment avoir trouvé un moyen de plier les nano-îlots de graphène de manière contrôlée.
La première étape consistait à créer les nano-îlots de graphène. Les chercheurs ont tiré des ions hydrogène sur des feuilles de graphite pendant 10 cycles, un processus qui a pris 10 heures. Cela a produit du graphène de haute qualité qui pouvait résister à la manipulation sans se casser ou se plier de manière peu fiable. Après ça, l'équipe a utilisé un microscope à effet tunnel (STM) pour saisir des parties des nano-îlots, puis les retenir pendant que la feuille était pliée, un peu comme un morceau de papier. Ils notent qu'il a fallu une certaine expertise de la part de la personne contrôlant la STM pour manipuler les feuilles avec précision.
L'équipe a démontré leur technique en fixant d'abord des nanotubes de carbone à l'un de leurs nano-îlots, puis le plier en deux comme une omelette. Ils ont ensuite plié d'autres petites feuilles en formes d'origami de base. Ils reconnaissent que leur technique est assez lourde à l'heure actuelle, et que plus de travail est nécessaire avant qu'il puisse être utilisé pour créer des produits commerciaux.
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