En 1884, Edwin Abbott a écrit le roman Flatland:A Romance in Many Dimensions comme une satire de la hiérarchie victorienne. Il imaginait un monde qui n'existait qu'en deux dimensions, où les êtres sont des figures géométriques 2D. La physique d'un tel monde s'apparente un peu à celle des matériaux 2D modernes, tels que le graphène et les dichalcogénures de métaux de transition, qui comprennent le disulfure de tungstène (WS 2 ), diséléniure de tungstène (WSe 2 ), bisulfure de molybdène (MoS 2 ) et le diséléniure de molybdène (MoSe 2 ).

Les matériaux 2D modernes sont constitués de couches à un seul atome, où les électrons peuvent se déplacer dans deux dimensions mais leur mouvement dans la troisième dimension est restreint. En raison de cette « compression », Les matériaux 2D ont des propriétés optiques et électroniques améliorées qui sont très prometteuses en tant que nouvelle génération, appareils ultraminces dans les domaines de l'énergie, communication, l'imagerie et l'informatique quantique, entre autres.

Typiquement, pour toutes ces applications, les matériaux 2D sont envisagés dans des agencements à plat. Malheureusement, cependant, la résistance de ces matériaux est aussi leur plus grande faiblesse :ils sont extrêmement minces. Cela signifie que lorsqu'ils sont allumés, la lumière ne peut interagir avec eux que sur une faible épaisseur, ce qui limite leur utilité. Pour pallier cette lacune, les chercheurs commencent à chercher de nouvelles façons de plier les matériaux 2D en formes 3D complexes.

Dans notre univers 3D, Les matériaux 2D peuvent être superposés. Pour prolonger la métaphore de Flatland, un tel arrangement représenterait littéralement des mondes parallèles habités par des gens qui sont destinés à ne jamais se rencontrer.

Maintenant, des scientifiques du Département de physique de l'Université de Bath au Royaume-Uni ont trouvé un moyen d'organiser des feuilles 2D de WS 2 (précédemment créé dans leur laboratoire) dans une configuration 3D, résultant en un paysage énergétique fortement modifié par rapport à celui de la pose à plat WS 2 des draps. Cet arrangement 3D particulier est connu sous le nom de « nanomesh » :un réseau palmé de piles distribuées aléatoirement, contenant des WS torsadés et/ou fusionnés 2 des draps.

Des modifications de ce genre à Flatland permettraient aux gens d'entrer dans les mondes des autres. "Nous n'avons pas cherché à affliger les habitants de Flatland, " a déclaré le professeur Ventsislav Valev qui a dirigé la recherche, "Mais à cause des nombreux défauts que nous avons nano-conçus dans les matériaux 2D, ces habitants hypothétiques trouveraient leur monde assez étrange en effet.

"D'abord, nos plaques WS2 ont des dimensions finies avec des bords irréguliers, ainsi leur monde aurait une fin étrangement formée. Aussi, certains des atomes de soufre ont été remplacés par de l'oxygène, ce qui serait mal perçu par n'importe quel habitant. Plus important encore, nos feuilles se croisent et fusionnent, et même se tordre les uns sur les autres, qui modifie le paysage énergétique des matériaux. Pour les Flatlanders, un tel effet donnerait l'impression que les lois de l'univers ont soudainement changé dans tout leur paysage."

Dr Adelina Ilie, qui a développé le nouveau matériel avec son ancien doctorat. étudiant et post-doctorant Zichen Liu, a déclaré :« Le paysage énergétique modifié est un point clé pour notre étude. C'est la preuve que l'assemblage de matériaux 2D dans un arrangement 3D ne donne pas seulement des matériaux 2D « plus épais », il produit des matériaux entièrement nouveaux. Notre nanomesh est technologiquement simple à produire , et il offre des propriétés de matériaux ajustables pour répondre aux exigences des applications futures. »

Le professeur Valev a ajouté :« Le nanomesh possède de très fortes propriétés optiques non linéaires :il convertit efficacement une couleur laser en une autre sur une large palette de couleurs. Notre prochain objectif est de l'utiliser sur des guides d'ondes Si pour développer des communications optiques quantiques.

doctorat étudiant Alexander Murphy, également impliqué dans la recherche, a déclaré : « Afin de révéler le paysage énergétique modifié, nous avons conçu de nouvelles méthodes de caractérisation et j'ai hâte de les appliquer à d'autres matériaux. Qui sait ce que nous pourrions découvrir d'autre ? »