Cette visualisation montre des couches de graphène utilisées pour les membranes. Crédit :Université de Manchester
Une équipe de chercheurs a amplifié les propriétés électriques du graphène 3D en contrôlant sa courbure.
"Nos recherches ont montré pour la première fois la conservation et la dégradation du transport dissipatif ultra-faible des électrons de Dirac sur la surface courbe 3-D, " a déclaré Yoichi Tanabe, auteur principal de l'étude.
Le graphène est un matériau à couche atomique 2D, en forme de nid d'abeilles, qui possède une excellente électricité, chimique, thermique, et les propriétés mécaniques pour une large gamme d'applications telles que les semi-conducteurs, batteries électriques, et composites.
Les feuilles de graphène empilées forment du graphite qui constitue la mine de nos crayons. Cependant, emballer étroitement le graphène signifie qu'il perd ses propriétés électroniques 2D.
Une façon de surmonter cela est de séparer les feuilles de graphène avec des pores remplis d'air - comme une éponge - à l'échelle nanométrique et d'en faire une structure tridimensionnelle. Cela amplifie les propriétés du graphène à des fins pratiques.
Mais cela n'est pas sans défis; la conversion du graphène 2-D en graphène 3-D introduit des défauts cristallins et une foule d'autres problèmes qui lui font perdre ses caractéristiques souhaitables. On sait peu de choses sur la façon dont la surface incurvée dégrade les propriétés de transport électrique du graphène et si c'est la raison pour laquelle le graphène perd ses fermions de Dirac.
L'équipe de recherche a cherché à étudier cela en prenant un seul, Feuille de graphène 2D et pliage en une structure 3D avec une structure poreuse bicontinue et ouverte.
La structure, avec un rayon de courbure jusqu'à 25-50 nanomètres, a bien conservé les propriétés électroniques de base du graphène 2-D. Pendant ce temps, le mouvement des électrons sur la courbure 3-D a amélioré la diffusion des électrons qui avait pour origine les effets de courbure intrinsèques. En réalité, la courbure à l'échelle nanométrique offre un nouveau degré de liberté pour manipuler les comportements électroniques du graphène pour les propriétés électriques émergentes et uniques du graphène 3-D.
