L'Institut coréen de recherche sur les normes et les sciences (KRISS) a développé un nanomicroscope hybride capable de mesurer simultanément diverses propriétés des nanomatériaux. Ce nanomicroscope est essentiel pour rechercher les propriétés des matériaux nanocomposites et convient également à la commercialisation. Il devrait promouvoir le développement des industries des matériaux et équipements connexes.
Le microscope nouvellement développé est un nanomicroscope hybride combinant les fonctions de microscopie à force atomique, de microscopie à force photo-induite et de microscopie à force électrostatique. Au lieu d'utiliser des lentilles, il utilise une fine sonde fonctionnelle pour prélever l'échantillon, permettant de mesurer simultanément les propriétés optiques et électriques ainsi que la forme des nanomatériaux avec un seul balayage.
Le graphène bicouche est l’un des nanomatériaux typiques qui bénéficient de l’utilisation du nanomicroscope hybride. Il présente un grand potentiel d'application en raison de sa résistance mécanique, de sa flexibilité et de sa conductivité thermique élevée par rapport au graphène monocouche. Le graphène bicouche présente diverses propriétés, notamment la supraconductivité, en fonction de la tension appliquée à chaque couche ou de l'angle de torsion entre deux couches.
Le groupe de métrologie des propriétés des matériaux KRISS a élucidé les principes de la réponse d'absorption infrarouge unique observée dans le graphène bicouche avec le nano-microscope hybride. Les chercheurs du KRISS ont confirmé que ce phénomène est dû au déséquilibre de charge entre les deux couches de graphène. Ils ont également démontré expérimentalement la capacité de contrôler l'absorption infrarouge en induisant et en ajustant intentionnellement le déséquilibre de charge.
Les nanomicroscopes conventionnels ne pouvaient mesurer qu'une seule propriété d'un matériau à la fois, ce qui rendait difficile la mesure et l'analyse des propriétés des composites. Bien qu'il y ait eu quelques cas de mesure simultanée de deux propriétés, sa commercialisation était encore restrictive car elle exigeait de fabriquer l'équipement.
Le nouveau nanomicroscope développé par KRISS peut être facilement appliqué aux environnements industriels car il peut être fabriqué sans modifications significatives de la structure du microscope à force atomique existant. L'équipe de recherche KRISS est donc la première à développer un nanomicroscope hybride pouvant être commercialisé.
En élargissant ses propriétés de mesure aux propriétés magnétiques en plus des propriétés optiques et électriques, il sera possible d'observer les trois propriétés simultanément à l'échelle nanométrique. Cela devrait accélérer la recherche sur les propriétés de divers matériaux nanocomposites, y compris les matériaux quantiques, contribuant ainsi au développement de nanomatériaux, de pièces et d'équipements.
Un autre point fort de cette technologie est sa capacité à induire des changements localisés dans les propriétés. En utilisant la sonde microscopique pour gratter la surface de l'échantillon et en ajustant la quantité d'électrons appliqués, il est possible de contrôler simultanément les propriétés optiques et électriques du composant comme un interrupteur. Cela peut être utile pour la conception de circuits et de dispositifs sophistiqués appliquant des propriétés composites.
Le Dr Eun Seong Lee, chercheur principal du groupe de métrologie des propriétés des matériaux KRISS, a déclaré :« Cette réalisation est le point culminant de notre expérience de recherche en nanomesure depuis 2015. Nous espérons assurer une position de leader dans la recherche sur de nouveaux matériaux en développer une technologie de nano-mesure pour les propriétés des composites."
La recherche est publiée dans la revue Light:Science &Applications .
Plus d'informations : Junghoon Jahng et al, Caractérisation et contrôle de l'anomalie des phonons infrarouges du graphène bicouche en nanoscopie à force optique-électrique, Lumière :Science et applications (2023). DOI :10.1038/s41377-023-01320-1
Fourni par le Conseil national de recherches scientifiques et technologiques
