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En direct des laboratoires de l'institut de Chimie

 

Comment écrire et gommer sur une feuille de graphène ?

Des chercheurs de l’Institut de physique et chimie des matériaux de Strasbourg (CNRS / Université de Strasbourg) et de l’Institut de chimie et procédés pour l’énergie, l’environnement et la santé (CNRS / Université de Strasbourg) ont réussi à contrôler l’électromigration de particules d’oxyde de fer depuis l’intérieur d’un nanotube de carbone vers la surface de graphène (écriture), mais aussi leur retour à l’intérieur du nanotube (gommage). Ces travaux sont parus dans la revue Nature Communications.


Le dépôt précis de nanoparticules métalliques sur du graphène est essentiel dans l’usinage de systèmes nanométriques pour des applications comme la détection ou l’électronique miniature. Cependant, les mécanismes de tels dépôts sont encore très mal connus.
Les chercheurs ont placé, dans un microscope électronique équipé d’une pointe similaire à celle d’un microscope à effet tunnel, des nanotubes de carbone contenant des nanoparticules d’oxyde de fer, à proximité de la surface d’un feuillet de graphène multicouche. Les nanotubes et les feuillets sont reliés à un contacteur électrique qui permet de faire passer le courant dans les deux sens. Lorsque le contact est établi entre le tube et le feuillet, des impulsions de courant sont appliquées entre eux pour réduire l’oxyde de fer et ainsi permettre une électromigration des particules du nanotube vers la surface du graphène. La force de migration est créée par les électrons  dans la direction du nanotube. En jouant sur la tension, les chercheurs ont pu contrôler la vitesse de transfert des nanoparticules de fer sur la feuille de graphène.
Il devient donc possible de déposer à volonté des nanoparticules sur une surface de graphène. Sont ainsi réunies les conditions de réalisation d’une imprimante nanométrique : la mécanique du microscope permet de déplacer le nanotube – qui constitue le réservoir d’«encre» - sur la page d’écriture qu’est le feuillet de graphène multicouche, et d’y inscrire une information sous la forme d’un dépôt contrôlé de nanoparticules de fer. En inversant la tension appliquée, les auteurs ont montré qu’il est possible de résorber les particules déposées sur la feuille graphitique qui retournent à l’intérieur des nanotubes. Ce système présente donc une fonction « crayon-gomme » opérant à taille nanométrique.
On peut maintenant imaginer l’inscription d’information à l’échelle nanométrique sur des feuilles graphitiques ou toute autre surface chargée en appliquant une impulsion électrique aux positions successives du nanotube pour écrire, « 1 » ou pas d'impulsion pour écrire « 0 ». Cette technique permet donc d’envisager la conception de nouveaux dispositifs électroniques ou magnétiques à l’échelle nanométrique.

 

nanotubes et graphène

© Cuong Pham-Huu

 

 

Références

G. Melinte, S. Moldovan, C. Hirlimann, X. Liu, S. Bégin-Colin, D. Bégin, F. Banhart, C. Pham-Huu & O. Ersen
Toward nanoprinting with metals on graphene
Nature Communications 28 août 2015

doi:10.1038/ncomms9071

 

Contacts chercheurs

Ovidiu Ersen, Institut de physique et chimie des matériaux de Strasbourg
Courriel : ovidiu.ersen@ipcms.unistra.fr
Tél. : 03 88 10 70 28

Cuong Pham-Huu, Institut de chimie et procédés pour l’énergie, l’environnement et la santé –Strasbourg
Courriel : cuong.pham-huu@unistra.fr
Tél. : 03 68 85 26 67

 

Contacts institut

Christophe Cartier dit Moulin, Jonathan Rangapanaiken

 

14 octobre 2015

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