Des physiciens de l'Université Washington à St. Louis ont découvert comment ajouter localement une charge électrique à un dispositif de graphène atomiquement mince en superposant des flocons d'un autre matériau mince, alpha-RuCl 3 , dessus.

Un article publié dans la revue Lettres nano décrit le processus de transfert de charge en détail. Gagner le contrôle du flux de courant électrique à travers des matériaux atomiquement minces est important pour les futures applications potentielles dans le photovoltaïque ou l'informatique.

« Dans mon domaine, où nous étudions les hétérostructures de van der Waals fabriquées en empilant sur mesure des matériaux atomiquement minces ensemble, nous contrôlons généralement la charge en appliquant des champs électriques aux appareils, " a déclaré Erik Henriksen, professeur adjoint de physique en arts et sciences et auteur correspondant de la nouvelle étude, avec Ken Burch au Boston College. "Mais ici, il semble maintenant que nous pouvons simplement ajouter des couches de RuCl 3 . Il absorbe une quantité fixe d'électrons, nous permettant d'effectuer des transferts de charge « permanents » qui ne nécessitent pas de champ électrique externe. »

Jesse Balgley, un étudiant diplômé du laboratoire d'Henriksen à l'Université de Washington, est le deuxième auteur de l'étude. Li Yang, professeur de physique, et son étudiant diplômé Xiaobo Lu, également à la fois à l'Université de Washington, aidé avec le travail de calcul et les calculs, et sont également co-auteurs.

Les physiciens qui étudient la matière condensée sont intrigués par l'alpha-RuCl 3 car ils voudraient exploiter certaines de ses propriétés antiferromagnétiques pour les liquides de spin quantique.

Dans cette nouvelle étude, les scientifiques rapportent que l'alpha-RuCl 3 est capable de transférer la charge à plusieurs types de matériaux différents, pas seulement le graphène, Le favori personnel d'Henriksen.

Ils ont également constaté qu'ils n'avaient besoin de placer qu'une seule couche d'alpha-RuCl 3 en plus de leurs appareils pour créer et transférer des charges. Le processus fonctionne toujours, même si les scientifiques glissent une fine feuille d'un matériau électriquement isolant entre le RuCl 3 et le graphène.

"Nous pouvons contrôler la quantité de charge entrant en faisant varier l'épaisseur de l'isolant, " dit Henriksen. " Aussi, nous sommes capables de séparer physiquement et spatialement la source de charge de l'endroit où elle va, c'est ce qu'on appelle le dopage par modulation."

L'ajout de charge à un liquide de spin quantique est un mécanisme qui sous-tendrait la physique de la supraconductivité à haute température.

"Chaque fois que vous faites cela, ça peut devenir excitant, " dit Henriksen. " Et généralement, vous devez ajouter des atomes aux matériaux en vrac, ce qui cause beaucoup de désordre. Mais ici, la charge afflue, pas besoin de changer la structure chimique, c'est donc une façon "propre" d'ajouter des frais."