Une équipe de physiciens et de chimistes a produit les premiers rubans de graphène poreux dans lesquels des atomes de carbone spécifiques du réseau cristallin sont remplacés par des atomes d'azote. Ces rubans ont des propriétés semi-conductrices qui les rendent attractifs pour des applications en électronique et en informatique quantique, comme le rapportent des chercheurs des universités de Bâle, Berne, Lancaster et Warwick dans le Journal de l'American Chemical Society .

Le graphène est constitué d'une seule couche d'atomes de carbone disposés dans une structure en nid d'abeille. Le matériau présente un intérêt non seulement pour la recherche fondamentale mais aussi pour diverses applications compte tenu de ses propriétés uniques, qui comprennent une excellente conductivité électrique ainsi qu'une résistance et une rigidité étonnantes. Des équipes de recherche du monde entier s'efforcent d'élargir davantage ces caractéristiques en substituant des atomes de carbone dans le réseau cristallin par des atomes de différents éléments. De plus, les propriétés électriques et magnétiques peuvent également être modifiées par la formation de pores dans le réseau.

Structure en forme d'échelle

Maintenant, une équipe de chercheurs dirigée par le physicien professeur Ernst Meyer de l'Université de Bâle et le chimiste Dr. Shi-Xia Liu de l'Université de Berne ont réussi à produire les premiers rubans de graphène dont le réseau cristallin contient à la fois des pores périodiques et un motif régulier de atomes d'azote. La structure de ce nouveau matériau ressemble à une échelle, chaque barreau contenant deux atomes d'azote.

Afin de synthétiser ces poreux, rubans de graphène azotés, les chercheurs ont chauffé les blocs de construction individuels étape par étape sur une surface argentée sous vide. Les rubans sont formés à des températures allant jusqu'à 220°C. La microscopie à force atomique a permis aux chercheurs non seulement de surveiller les différentes étapes de la synthèse, mais aussi pour confirmer la structure en échelle parfaite - et la stabilité - de la molécule.

Propriétés extraordinaires

En utilisant la microscopie à effet tunnel, les scientifiques du Département de physique et du Swiss Nanoscience Institute (SNI) de l'Université de Bâle ont également démontré que ces nouveaux rubans de graphène n'étaient plus des conducteurs électriques, comme du graphène pur, mais se sont en fait comportés comme des semi-conducteurs. Des collègues des universités de Berne et de Warwick ont ​​confirmé ces résultats en effectuant des calculs théoriques des propriétés électroniques. « Les propriétés semi-conductrices sont essentielles pour les applications potentielles en électronique, car leur conductivité peut être ajustée spécifiquement, " dit le Dr Rémy Pawlak, premier auteur de l'étude.

De la littérature, il est connu qu'une concentration élevée d'atomes d'azote dans le réseau cristallin provoque la magnétisation des rubans de graphène lorsqu'ils sont soumis à un champ magnétique. "Nous attendons ces poreux, des rubans de graphène dopés à l'azote pour afficher des propriétés magnétiques extraordinaires, " dit Ernst Meyer. " A l'avenir, les rubans pourraient donc être intéressants pour des applications en informatique quantique."