Le graphène est constitué d'une seule couche d'atomes de carbone. Electronique exceptionnelle, thermique, mécanique, et les propriétés optiques ont fait du graphène l'un des matériaux les plus étudiés à l'heure actuelle. Pour de nombreuses applications dans l'électronique et la technologie énergétique, cependant, le graphène doit être combiné avec d'autres matériaux. Puisque le graphène est si fin, ses propriétés changent radicalement lorsque d'autres matériaux sont mis en contact direct avec lui.

Cependant, combiner le graphène avec d'autres matériaux au niveau moléculaire est difficile. La façon dont le graphène interagit avec d'autres matériaux dépend non seulement du matériau que vous choisissez, mais aussi sur la manière dont ces matériaux sont mis en contact avec le graphène. Plutôt que de coller une couche de matériau fini sur le graphène, les atomes appropriés sont mis en contact avec le graphène de telle manière qu'ils "croissent" sur le graphène dans la structure cristalline souhaitée.

Jusqu'à présent, les mécanismes de croissance d'autres matériaux sur le graphène sont souvent restés flous. Une nouvelle étude conjointe menée par des équipes de recherche du Tu Wien et de l'Université de Vienne observe pour la première fois comment l'oxyde d'indium se développe sur le graphène. La combinaison de l'oxyde d'indium avec le graphène est importante, par exemple pour les écrans et les capteurs. Les résultats sont maintenant présentés dans la revue scientifique Matériaux fonctionnels avancés .

Pizza au graphène

"Comme pour une pizza, La technologie du graphène ne dépend pas seulement de la base de la pizza au graphène mais aussi de ses garnitures, " explique Bernhard C. Bayer de l'Institute of Materials Chemistry de la TU Wien, qui a dirigé l'étude. "Comment ces garnitures sont appliquées au graphène est, cependant, crucial."

Dans la plupart des cas, les atomes à l'état gazeux se condensent sur le graphène. Dans le cas de l'oxyde d'indium, ce sont l'indium et l'oxygène. "Mais il existe de nombreux paramètres tels que la pression de fond, la température ou la vitesse à laquelle ces atomes sont dirigés vers le graphène qui influencent drastiquement le résultat, " dit Bernhard Bayer. " Il est donc important de développer une compréhension fondamentale des processus chimiques et physiques qui ont réellement lieu. Mais pour ce faire, vous devez surveiller le processus de croissance au fur et à mesure qu'il avance. "

C'est exactement ce que l'équipe de recherche a maintenant réussi à faire :pour la première fois, les étapes individuelles de croissance de l'oxyde d'indium sur du graphène ont été observées au microscope électronique à résolution atomique.

Répartis aléatoirement ou parfaitement alignés

« Ce qui nous a particulièrement intéressé, c'est le constat que, en fonction de la pression de fond, les cristallites d'oxyde d'indium s'arrangent de manière aléatoire sur le réseau cristallin du graphène ou s'emboîtent parfaitement les unes sur les autres comme des briques Lego. Cette différence de disposition peut avoir un impact majeur sur les propriétés d'application des matériaux combinés, " dit Kenan Elibol, premier auteur de l'étude. Les nouvelles découvertes seront utiles pour rendre l'intégration du graphène avec d'autres matériaux plus prévisible et contrôlable en ce qui concerne les exigences des applications futures.