Le silicium est constitué d'une seule couche d'atomes de silicium. Contrairement au matériau ultra-plat graphène, qui est en carbone, le silicène présente des irrégularités de surface qui influencent ses propriétés électroniques. Maintenant, des physiciens de l'Université de Bâle ont pu déterminer avec précision cette structure ondulée. Comme ils le rapportent dans le journal PNAS , leur méthode convient également à l'analyse d'autres matériaux bidimensionnels.

Depuis la production expérimentale de graphène, les matériaux bidimensionnels ont été au cœur de la recherche sur les matériaux. Semblable au carbone, une seule couche d'atomes en nid d'abeilles peut être constituée de silicium. Ce materiel, connu sous le nom de silicène, a une rugosité atomique, contrairement au graphène, car certains atomes sont à un niveau plus élevé que d'autres.

Silicone pas complètement plat

Maintenant, l'équipe de recherche, dirigé par le professeur Ernst Meyer du Département de physique et de l'Institut suisse des nanosciences de l'Université de Bâle, a réussi à représenter quantitativement ces minuscules différences de hauteur et à détecter la disposition différente des atomes se déplaçant dans une plage de moins d'un angström, c'est-à-dire moins d'un 10 millionième de millimètre.

"Nous utilisons la microscopie à force atomique à basse température avec une pointe en monoxyde de carbone, " explique le Dr Rémy Pawlak, qui a joué un rôle de premier plan dans les expériences. La spectroscopie de force permet la détermination quantitative des forces entre l'échantillon et la pointe. Ainsi, la hauteur par rapport à la surface peut être détectée et les atomes individuels peuvent être identifiés chimiquement. Les mesures montrent un excellent accord avec les simulations réalisées par les partenaires de l'Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM).

Différentes propriétés électroniques

Cette irrégularité, connu sous le nom de flambage, influence les propriétés électroniques du matériau. Contrairement au graphène, qui est connu pour être un excellent conducteur, sur une surface d'argent, le silicène se comporte plutôt comme un semi-conducteur. « En silicène, la structure parfaite en nid d'abeille est perturbée. Ce n'est pas forcément un inconvénient, car cela pourrait conduire à l'émergence de phénomènes quantiques intéressants, comme l'effet hall de spin quantique, " dit Meyer.

La méthode développée par les chercheurs de Bâle offre de nouvelles perspectives sur le monde des matériaux bidimensionnels et la relation entre la structure et les propriétés électroniques.