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En direct des laboratoires de l'institut de Chimie

 

Un matériau hybride aux propriétés électroniques programmables

 

Un matériau hybride organique-inorganique aux propriétés nouvelles vient d’être conçu. Son originalité : une structure multicouche sophistiquée qui présente des capacités électroniques et optiques uniques car contrôlables et programmables. L’intérêt de ce type d’hétérostructures ? En réussissant à ajuster les propriétés électriques, magnétiques ou optiques d’un matériau comme le graphène, on peut imaginer de nouvelles perspectives dans de multiples applications industrielles : transistors, mémoires, circuits intégrés…

Certains matériaux inorganiques cristallins possèdent une seule couche d’atomes comme le graphène ou le nitrure de bore. Empilés les uns sur les autres, ces matériaux bidimensionnels peuvent présenter des modulations d’énergie à leur surface, ce qu’on appelle des potentiels périodiques. Ce phénomène peut se traduire par la modification de certaines propriétés chimiques et physiques d’un cristal comme le graphène. Mais ces variations d’énergie sont limitées et peu contrôlables… difficile donc d’en tirer profit.

Les chercheurs du Laboratoire de nanochimie de l’Institut de science et d’ingénierie supramoléculaires (CNRS / Université de Strasbourg), en collaboration avec l’Université de Mons, l’Institut Max-Planck de recherche sur les polymères (Allemagne) et l’Université technique de Dresde (Allemagne), ont eu l’idée de fixer sur le graphène une monocouche de molécules organiques. Ces briques moléculaires organiques sont constituées d’une longue chaîne carbonée et d’une tête fonctionnelle formant sur le graphène un réseau à géométrie contrôlée jusqu’à l’atome. L’avantage : cet ensemble multicouche organique–inorganique offre la capacité de moduler le potentiel de surface du feuillet de graphène sous-jacent.

Il est ainsi possible, en ajustant les molécules organiques, de pré-programmer la périodicité, l’amplitude et le signe de ces potentiels induits. D’où un contrôle parfait des propriétés électriques, magnétiques ou optiques.

L’approche pourrait maintenant s’appliquer à des hétérostructures multicouches plus complexes, en remplaçant notamment le graphène par d’autres matériaux inorganiques.
Ces travaux font l’objet d’une publication dans Nature Communications.

samori


Référence

Marco Gobbi, Sara Bonacchi, Jian X. Lian, Yi Liu, Xiao-Ye Wang, Marc-Antoine Stoeckel, Marco A. Squillaci, Gabriele D’Avino, Akimitsu Narita, Klaus Müllen, Xinliang Feng, Yoann Olivier, David Beljonne, Paolo Samorì & Emanuele Orgiu

Periodic potentials in hybrid van der Waals heterostructures formed by supramolecular lattices on graphene

Nature Communications 21 mars 2017
DOI : 10.1038/ncomms14767

 

Contacts chercheurs

Paolo Samorì, Institut de science et d’ingénierie supramoléculaires – Strasbourg

Tél. : 03 68 85 51 60
Courriel : samori@unistra.fr
http://www.nanochemistry.fr/

 

Emanuele Orgiu, Institut de science et d’ingénierie supramoléculaires – Strasbourg

Tél. : 03 68 85 51 80
Courriel : orgiu@unistra.fr

 

Contacts institut

Christophe Cartier dit Moulin, Stéphanie Younes

 

18 mai 2017

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