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Les scientifiques obtiennent des résultats fascinants en fabriquant un matériau bidimensionnel


Une équipe de chercheurs de l'Université RMIT de Melbourne a créé des feuilles de matériaux en deux dimensions à l'aide de métal liquide. Les matériaux n'ont jamais été observés auparavant dans la nature et ne sont pas plus épais que quelques atomes.

Le professeur Kourosh Kalantar-zadeh et le Dr Torben Daeneke dirigent la recherche. C'est le point culminant de leur travail de 18 mois sur le projet. L'étude, intitulée «Un environnement de réaction de métal liquide pour la synthèse à température ambiante d'oxydes métalliques atomiquement minces», a été publiée dans ScienceJournal ce mois-ci.

Pour obtenir les résultats, les chercheurs ont synthétisé les matériaux à l'aide d'un alliage métallique de gallium non toxique. Daeneke explique le concept derrière l'expérience:

«Lorsque vous écrivez avec un crayon, le graphite laisse des flocons très minces appelés graphène, qui peuvent être facilement extraits car ce sont des structures en couches naturelles», a déclaré Daeneke. "Mais que se passe-t-il si ces matériaux n'existent pas naturellement?"

«Ici, nous avons trouvé une méthode extraordinaire, mais très simple, pour créer des flocons atomiquement minces de matériaux qui n'existent pas naturellement sous forme de structures en couches.

Pour produire du dioxyde d'hafnium - un oxyde métallique souvent utilisé comme isolant électrique - l'hafnium en poudre des chercheurs a été dissous à basse température dans un alliage de gallium.

En utilisant des méthodes traditionnelles - pour produire des couches d'environ 10 atomes d'épaisseur - le métal est évaporé dans une chambre basse pression et forme ensuite une condensation sur la surface. De plus, un équipement spécial est nécessaire et les couches produites ne sont pas lisses, selon le professeur Kalantar-zadeh. Ce processus de condensation se termine généralement par des "îlots" qui se forment à la surface et se rassemblent ensuite pour former la couche unique souhaitée.

Ce processus ne se déroule pas sans heurts, explique Kalantar-zadeh: "Les bords, où les îles se rejoignent, créent des frontières sur lesquelles les électrons [voyageant à travers l'oxyde métallique] rebondissent [et se bloquent]." La nouvelle technique permet aux électrons de se déplacer sans interruption, ce qui signifie une plus grande efficacité dans le processus global et les résultats. Les différences sont très frappantes: les scientifiques ont créé un matériau qui était seulement deux ou trois atomes d'épaisseur.

Un changement dans l'électronique?

Un autre aspect intéressant de cette expérience est que les résultats ont été obtenus à l'aide de méthodes simples et relativement rentables, ce qui a surpris l'équipe de chercheurs. L'équipe n'a même pas besoin d'équipement spécial supplémentaire - simplement une cuisinière et une petite liste d'ingrédients.

La bonne nouvelle est également que cette méthode est assez polyvalente.

"Nous pensons que la technique pourrait être appliquée à un tiers du tableau périodique", a exprimé Daeneke avec optimisme.

L'impact le plus immédiat que cette recherche pourrait avoir se situe dans le domaine de l'électronique: des smartphones aux radios à transistors, les oxydes métalliques sont un élément essentiel du fonctionnement d'un certain nombre d'appareils électroniques importants. Cela signifie que plus la couche d'oxyde métallique est fine, plus le composant électronique est économe en énergie et plus vite il fonctionne. Les résultats prouvent que «la voie de réaction à base de métal liquide peut être utilisée pour créer des matériaux 2D qui étaient auparavant inaccessibles avec des méthodes préexistantes.»

Grâce à l'important de cette équipe de chercheurs, l'avenir de l'électronique s'annonce en effet très prometteur. Cela affectera la façon dont la voie de la recherche et du développement pour un certain nombre d'industries sera tracée.


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