Dans l'étude, publié dans la revue Examen physique B , les chercheurs ont montré que le graphène bicouche, constitué de deux couches de graphène, était sensiblement plus doux que le graphène bidimensionnel (2-D) et le graphite tridimensionnel (3-D) le long de la direction d'empilement.

Ce résultat surprenant diffère des recherches précédentes qui ont montré que le graphène 2-D, une seule couche plate d'atomes de carbone disposés dans une structure en nid d'abeilles avait bon nombre des mêmes propriétés mécaniques que le graphite 3-D, qui est une forme naturelle de carbone composée d'un empilement très faible de nombreuses couches de graphène.

Mesure de la rigidité

Le graphène est un matériau 2D, mais a des propriétés 3-D telles que sa rigidité dans la direction "hors plan", perpendiculaire au plan des feuilles de graphène.

Le comportement des électrons dans le graphène multicouche détermine sa rigidité hors plan. Dans cette étude, les chercheurs ont découvert que lorsque le graphène bicouche est comprimé hors du plan, certains électrons sont « pressés » à travers les plans de graphène, qui sont impénétrables aux petites molécules comme l'eau. Cette réponse rend le matériau plus doux et beaucoup plus facile à comprimer.

Dr Yiwei Sun, auteur principal de l'étude de l'Université Queen Mary de Londres, a déclaré :« Notre étude précédente a montré que le graphène 2D et le graphite 3D ont bon nombre des mêmes propriétés mécaniques, nous avons donc été surpris de voir que le graphène bicouche est beaucoup plus doux que ces deux matériaux. Nous pensons que la douceur du graphène bicouche résulte de la « compression » des orbitales pi-électroniques à travers les couches de graphène. Par exemple, si le pain d'un hamburger est remplacé par un bagel, il est encore plus facile à comprimer car le contenu peut être extrait du trou du bagel."

Réaliser le potentiel

Souvent salué comme un « matériau merveilleux », le graphène a la conductivité thermique et électrique la plus élevée connue et est plus résistant que l'acier, en plus d'être léger, souple et transparent.

Il a été découvert en 2004 en décollant des flocons de graphène du graphite en vrac (utilisé dans les mines de crayon et les lubrifiants) à l'aide de ruban adhésif.

L'empilement des flocons de graphène les uns sur les autres offre plus de possibilités car les propriétés extraordinaires du matériau sont déterminées par les interactions entre ses couches empilées. Ses caractéristiques uniques peuvent également être affinées pour diverses applications en empilant d'autres matériaux 2D, tels que le nitrure de bore et le bisulfure de molybdène, au graphène.

Cette étude donne un aperçu des interactions complexes entre les bicouches de graphène et permet de quantifier ses propriétés, ce qui est essentiel pour explorer les futures applications du matériau dans des dispositifs tels que les transistors verticaux et les capteurs de pression.