Graphène, une couche bidimensionnelle extrêmement fine du graphite utilisé dans les crayons, se déforme lorsqu'il est refroidi lorsqu'il est attaché à une surface plane, résultant en de beaux motifs de plis qui pourraient profiter à la recherche de nouveaux matériaux quantiques et supraconducteurs, selon une recherche menée par Rutgers dans le journal La nature .

Les matériaux quantiques hébergent des électrons en interaction forte avec des propriétés spéciales, telles que des trajectoires enchevêtrées, qui pourraient fournir des blocs de construction pour les ordinateurs quantiques ultra-rapides. Ils peuvent également devenir des supraconducteurs qui pourraient réduire la consommation d'énergie en rendant la transmission d'énergie et les appareils électroniques plus efficaces.

"Le flambement que nous avons découvert dans le graphène imite l'effet de champs magnétiques colossaux qui sont inaccessibles avec les technologies d'aimants d'aujourd'hui, entraînant des changements spectaculaires dans les propriétés électroniques du matériau, " a déclaré l'auteur principal Eva Y. Andrei, Professeur au Conseil des gouverneurs au Département de physique et d'astronomie de l'École des arts et des sciences de l'Université Rutgers-Nouveau-Brunswick. "Le flambage de films minces rigides comme le graphène laminé sur des matériaux flexibles gagne du terrain en tant que plate-forme pour l'électronique extensible avec de nombreuses applications importantes, y compris les appareils photo numériques semblables à des yeux, récupération d'énergie, capteurs de peau, dispositifs de surveillance de la santé comme de minuscules robots et des gants chirurgicaux intelligents. Notre découverte ouvre la voie au développement de dispositifs de contrôle de nano-robots qui pourraient un jour jouer un rôle dans le diagnostic biologique et la réparation tissulaire. »

Les scientifiques ont étudié des cristaux de graphène bouclés dont les propriétés changent radicalement lorsqu'ils sont refroidis, créant essentiellement de nouveaux matériaux avec des électrons qui ralentissent, prendre conscience les uns des autres et interagir fortement, permettant l'émergence de phénomènes fascinants tels que la supraconductivité et le magnétisme, selon Andreï.

À l'aide d'imagerie de haute technologie et de simulations informatiques, les scientifiques ont montré que le graphène placé sur une surface plane en diséléniure de niobium, se déforme lorsqu'il est refroidi à 4 degrés au-dessus du zéro absolu. Aux électrons du graphène, le paysage de montagnes et de vallées créé par le flambement apparaît comme de gigantesques champs magnétiques. Ces champs pseudo-magnétiques sont une illusion électronique, mais ils agissent comme de véritables champs magnétiques, selon Andreï.

"Nos recherches démontrent que le flambage des matériaux 2D peut considérablement altérer leurs propriétés électroniques, " elle a dit.

Les prochaines étapes comprennent le développement de moyens de concevoir des matériaux 2-D bouclés dotés de nouvelles propriétés électroniques et mécaniques qui pourraient être bénéfiques pour la nano-robotique et l'informatique quantique, selon Andreï.

Le premier auteur est Jinhai Mao, anciennement associé de recherche au Département de physique et d'astronomie et maintenant chercheur à l'Académie des sciences de l'Université de Chine.