Seulement quelques atomes d’épaisseur: de nouveaux matériaux fonctionnels développés


Seulement quelques atomes d'épaisseur: de nouveaux matériaux fonctionnels développés

Représentation artistique de la structure cristalline du matériau innovant. Les couches individuelles du cristal peuvent facilement être décollées. Crédits photo: Elisa Monte, Experimentalphysik I, Justus Liebig University Giessen

Ils sont 50000 fois plus minces qu’un cheveu humain et ne présentent que quelques atomes d’épaisseur: les bidimensionnels sont les substances les plus minces qui peuvent être fabriquées aujourd’hui. Ils ont des propriétés complètement nouvelles et sont considérés comme la prochaine étape importante de la moderne des semi-conducteurs. À l’avenir, ils pourraient être utilisés à la place du silicium dans les puces informatiques, les diodes électroluminescentes et les cellules solaires. Jusqu’à présent, le développement de matériaux bidimensionnels s’est limité à des structures avec des couches de liaisons chimiques rigides dans deux directions spatiales – comme une feuille de papier dans une pile. Pour la première fois, une équipe de recherche des universités de Marburg, Gießen et Paderborn, dirigée par le Dr. Johanna Heine (chimie inorganique, Philipps University Marburg) surmonte cette limitation avec un concept innovant. Les chercheurs ont développé un cristal hybride organique-inorganique qui se compose de chaînes dans une direction et forme pourtant des couches bidimensionnelles. Cela permet de combiner différents composants de matériaux tels que des pièces d’un kit 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 – le minéral du même nom, la pérovskite, est connu pour ses propriétés optoélectroniques et peut être combiné avec d’autres matériaux pour améliorer ces propriétés. «La particularité est qu’il offre des possibilités complètement nouvelles pour la conception ciblée de futurs matériaux fonctionnels», décrit le Dr. Johanna Heine, chimiste et chef du groupe de recherche junior à l’Université de Marburg, ce domaine de recherche très d’actualité, qui présente un grand potentiel d’application. «Cet effet physique, découvert ici pour la première fois, pourrait permettre de faire correspondre la couleur des futures technologies d’éclairage et d’affichage de manière simple et ciblée», explique le physicien Philip Klement, auteur principal et doctorant dans le groupe de recherche dirigé par le professeur Sangam Chatterjee de l’Université Justus Liebig de Giessen (JLU).

Les travaux ont été menés dans le cadre d’une collaboration interdisciplinaire: l’équipe du Dr. Johanna Heine de l’Université de Marburg a d’abord développé la synthèse chimique et créé le matériau sous forme de monocristal. L’équipe de Philip Klement et du professeur Chatterjee du JLU a ensuite utilisé ces cristaux pour produire des couches individuelles et atomiquement minces et les a examinées à l’aide de la spectroscopie laser optique. Ils ont trouvé une émission de lumière à large bande spectrale (« blanche »), dont la température de couleur peut être ajustée en modifiant l’épaisseur de la couche. En étroite collaboration avec le professeur Stefan Schumacher et son équipe de physiciens théoriciens de l’Université de Paderborn, les chercheurs ont examiné l’effet au microscope et ont pu améliorer les propriétés du matériau.

De cette manière, les chercheurs ont pu couvrir l’ensemble du processus, de la synthèse du matériau à la compréhension de ses propriétés et à la modélisation des propriétés. Leurs résultats ont été publiés dans la revue Matériaux avancés.


Compression ou étirement – le matériau s’étire toujours


Plus d’information:
Philip Klement et al., Couches atomiquement minces de pérovskites hybrides 1D sans plomb avec émission de lumière blanche réglable à partir d’excitons auto-piégés, Matériaux avancés (2021). DOI: 10.1002 / adma.202100518

Fourni par l’Université de Paderborn

Citation: quelques atomes d’épaisseur: Nouveaux matériaux fonctionnels (2021, 6 mai), consulté le 6 mai 2021 sur https://phys.org/news/2021-05-atoms-thick-functional-materials.html

Ce document est soumis au droit d’auteur. Sauf pour le commerce équitable à des fins d’étude ou de recherche privée, aucune partie ne peut être reproduite sans autorisation écrite. Le contenu est fourni à titre informatif uniquement.

Laisser un commentaire