Au fil des millénaires, les civilisations ont progressé à travers la Pierre, Bronze, et âges du fer. Le moment est venu pour les matériaux quantiques de changer notre façon de vivre, grâce en partie aux recherches menées à l'Institut national de la recherche scientifique (INRS) et à l'Université McGill.

Professeur Emanuele Orgiu, chercheur à l'INRS et spécialiste des matériaux quantiques. Ces matériaux n'ont que quelques atomes d'épaisseur, mais ont une optique remarquable, magnétique, et les propriétés électriques. Les recherches du professeur Orgiu portent sur la création de motifs à la surface des matériaux quantiques afin de modifier leurs propriétés.

« La forme des dessins permet de déterminer les propriétés conférées à la surface, " il explique.

Son travail a des applications potentielles pour les dispositifs (opto)électroniques tels que les transistors et les photocapteurs, mais aussi pour les dispositifs de biodétection.

L'expert en matériaux quantiques vient de faire un grand pas en avant en synthétisant des macrocycles, de grosses molécules circulaires, sur une surface de graphite. Ce matériau est constitué d'un empilement de graphène, une seule feuille de carbone de l'épaisseur d'un atome. Le graphène est considéré comme un matériau quantique.

"Considérez les macrocycles comme de minuscules blocs Lego. Il est impossible de construire un anneau en solution, un mélange homogène dans lequel les blocs sont dilués. Mais tu peux le faire si tu les mets sur une table, " a déclaré le professeur Orgiu, auteur principal d'une nouvelle étude, dont les résultats ont été publiés en ligne le 18 février dans la revue ACS Nano .

En bref, le chercheur postdoctoral dans le groupe d'Orgiu, Chaoying Fu, qui est le premier auteur de l'étude, a trouvé un moyen d'utiliser des macrocycles pour dessiner des motifs moléculaires à la surface d'un matériau.

« Les macrocycles se déposent à la surface en solution et il ne reste que les molécules une fois le liquide évaporé. On peut prédire comment ils vont s'emboîter, mais l'alignement se fait naturellement par les interactions avec les molécules voisines et la surface, " explique le professeur Orgiu.

L'étude a été menée en collaboration avec Dmitrii F. Perepichka, professeur au Département de chimie de McGill, dont l'expertise a permis de comprendre comment certaines molécules pouvaient s'arranger à la surface du graphite.

« C'est un excellent exemple de la puissance d'une approche multidisciplinaire où nous avons combiné synthèse organique et science des surfaces. Le niveau de contrôle que nous avons atteint sur la forme et la structure des molécules synthétisées est assez remarquable, " dit Perepichka.

Orgiu a déclaré que la forme et la taille des macrocycles en faisaient le candidat idéal pour dessiner sur la surface du graphite.

"L'avantage de ces molécules réside dans les pores larges de leur structure. Nous pourrons peut-être éventuellement utiliser nos macrocycles comme cadre et décorer les pores avec des biomolécules qui favoriseraient les propriétés de biodétection de la surface. C'est certainement l'une de nos prochaines étapes pour projets d'avenir."