Le graphène est un matériau miracle moderne possédant des propriétés uniques de résistance, flexibilité et conductivité tout en étant abondante et remarquablement bon marché à produire, le prêtant à une multitude d'applications utiles, en particulier lorsque ces feuilles de carbone 2D d'épaisseur atomique sont divisées en bandes étroites connues sous le nom de nanorubans de graphène (GNR).

Nouvelle recherche publiée dans EPJ Plus , écrit par Kristians Cernevics, Michèle Pizzochero, et Oleg V. Yazyev, Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), Lausanne, La Suisse, vise à mieux comprendre les propriétés de transport d'électrons des GNR et comment ils sont affectés par la liaison avec les aromatiques. Il s'agit d'une étape clé dans la conception de technologies telles que les chimiocapteurs.

« Les nanorubans de graphène – des bandes de graphène de quelques nanomètres de large – sont une nouvelle classe passionnante de nanostructures qui ont émergé comme des blocs de construction potentiels pour une grande variété d'applications technologiques, " dit Cernevics.

L'équipe a mené son enquête avec les deux formes de GNR, fauteuil et zigzag, qui sont classés par la forme des bords du matériau. Ces propriétés sont principalement créées par le processus utilisé pour les synthétiser. De plus, l'équipe de l'EPFL a expérimenté des groupes p-polyphényle et polyacène de longueur croissante.

"Nous avons utilisé des simulations informatiques avancées pour découvrir comment la conductivité électrique des nanorubans de graphène est affectée par la fonctionnalisation chimique avec des molécules organiques invitées constituées de chaînes composées d'un nombre croissant de cycles aromatiques, " dit Cernevics.

L'équipe a découvert que la conductance à des énergies correspondant aux niveaux d'énergie de la molécule isolée correspondante était réduite d'un quantum, ou laissé inchangé selon que le nombre de cycles aromatiques possédés par la molécule liée était pair ou impair. L'étude montre que cet «effet pair-impair» provient d'une interaction subtile entre les états électroniques de la molécule invitée spatialement localisée sur les sites de liaison et ceux du nanoruban hôte.

"Nos résultats démontrent que l'interaction des molécules organiques invitées avec le nanoruban de graphène hôte peut être exploitée pour détecter "l'empreinte digitale" de la molécule aromatique invitée, et offrent en outre une base théorique solide pour comprendre cet effet, » Cernevics conclut :« Dans l'ensemble, notre travail promeut la validité des nanorubans de graphène en tant que candidats prometteurs pour les dispositifs de chimiodétection de nouvelle génération."

Ces capteurs potentiellement portables ou implantables s'appuieront fortement sur les GRB en raison de leurs propriétés électriques et pourraient être le fer de lance d'une révolution de la santé personnalisée en suivant des biomarqueurs spécifiques chez les patients.