Ils ont 50 ans, 000 fois plus fin qu'un cheveu humain et seulement quelques atomes d'épaisseur :les matériaux bidimensionnels sont les substances les plus fines qu'il soit possible de fabriquer aujourd'hui. Ils ont des propriétés complètement nouvelles et sont considérés comme la prochaine étape majeure de la technologie moderne des semi-conducteurs. À l'avenir, ils pourraient être utilisés à la place du silicium dans les puces informatiques, diodes électroluminescentes et cellules solaires. Jusqu'à maintenant, le développement de nouveaux matériaux bidimensionnels a été limité à des structures avec des couches de liaisons chimiques rigides dans deux directions spatiales, comme une feuille de papier dans une pile. Maintenant pour la première fois, une équipe de recherche des universités de Marburg, Giessen et Paderborn, dirigé par le Dr Johanna Heine (Chimie inorganique, Philipps University of Marburg) a surmonté cette limitation en utilisant un concept innovant. Les chercheurs ont développé un cristal hybride organique-inorganique qui se compose de chaînes dans une seule direction, forme encore des couches bidimensionnelles malgré cela. Cela permet de combiner différents composants matériels, comme les pièces d'un jeu de construction, pour créer des matériaux sur mesure aux propriétés innovantes.

Dans ce projet, l'équipe de recherche a combiné les avantages des matériaux bidimensionnels et des pérovskites hybrides - la pérovskite minérale éponyme est bien connue pour ses propriétés optoélectroniques, et peut être combiné avec d'autres matériaux pour améliorer ces caractéristiques. "Ce qui est spécial à ce sujet, c'est qu'il offre des options complètement nouvelles pour la conception ciblée de futurs matériaux fonctionnels, " dit le Dr Johanna Heine, chimiste et chef de groupe de recherche junior à l'Université de Marburg, décrivant ce domaine de recherche très actuel qui a un grand potentiel d'application. « Cet effet physique, découvert pour la première fois ici, pourrait permettre de régler la couleur des futures technologies d'éclairage et d'affichage de manière simple et ciblée, " dit le physicien Philip Klement, auteur principal et doctorant dans le groupe de recherche dirigé par le professeur Sangam Chatterjee à l'Université Justus Liebig de Giessen (JLU).

Le travail a été réalisé dans le cadre d'une collaboration interdisciplinaire :l'équipe du Dr Johanna Heine à l'Université de Marburg a d'abord développé la synthèse chimique et créé le matériau sous la forme d'un seul cristal en vrac. L'équipe de Philip Klement et du professeur Chatterjee à JLU a ensuite utilisé ces cristaux pour produire des couches atomiquement minces individuelles et les a étudiées à l'aide de la spectroscopie laser optique. Ils ont trouvé une émission de lumière spectrale à large bande ("blanche"), dont la température de couleur peut être réglée en changeant l'épaisseur de la couche. Travaillant en étroite collaboration avec le professeur Stefan Schumacher et son équipe de physiciens théoriciens de l'université de Paderborn, les chercheurs ont réalisé une étude microscopique de l'effet et ont pu améliorer les propriétés du matériau.

Les chercheurs ont ainsi pu couvrir l'ensemble du processus depuis la synthèse du matériau jusqu'à la compréhension de ses propriétés, pour modéliser les propriétés. Leurs résultats ont été publiés dans la revue spécialisée Matériaux avancés .