Vers des nanolentilles pour les électrons du graphène.

12 septembre 2012


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Dans le graphène, une monocouche d’atomes de carbone, les électrons se propagent librement, en restant confinés dans cet espace à deux dimensions. Des physiciens proposent de réaliser des nanolentilles pour focaliser ces électrons en introduisant des contraintes mécaniques locales dans le feuillet de graphène. Ils ont réalisé une feuille de graphène dont certaines régions, déformées mécaniquement, sont susceptibles de ralentir les électrons et de dévier leurs trajectoires. Ce travail, fruit d’une collaboration entre une équipe Franco-Allemande de chercheurs du Centre Interdisciplinaire de Nanoscience de Marseille (CINaM – CNRS / Univ. Aix Marseille) à Marseille, du Centre de Recherche sur l’Hétéro-Epitaxie et ses applications (CRHEA – CNRS) à Valbonne et du Karlsruhe Institut of Technology fait l’objet d’une publication dans la revue Applied Physics Letters.

Le graphène est un excellent conducteur et les électrons s’y déplacent librement en ligne droite sans subir de collision, comme cela est le cas dans un conducteur habituel. Lorsque le graphène est soumis à une contrainte mécanique, la vitesse de propagation des électrons est modifiée. L’idée de ces travaux est d’utiliser cette propriété pour modifier localement la vitesse de propagation des électrons en créant des contraintes mécaniques locales. Ainsi, à la manière d’une lentille de verre qui dévie les rayons lumineux en modifiant la vitesse de propagation de la lumière, les altérations locales du graphène pourraient dévier les électrons et les focaliser. Pour réaliser un prototype de ce dispositif, les scientifiques ont fabriqué un ‘tapis’ de graphène recouvrant uniformément un réseau de nanocreux dans un substrat de carbure de silicium (SiC). En adoptant la forme de ces creux hexagonaux, profonds de quelques nanomètres et d’une largeur d’environ 200 nanomètres, certaines parties du tapis de graphène sont étirées, créant ainsi le réseau de lentilles potentielles proposé. Il s’agit maintenant de mettre à l’épreuve ces prototypes afin de mesurer leur capacité de focalisation des électrons.


Lentilles électroniques en graphène

: Les contraintes mécaniques induites par déformation d’une feuille de graphène modifient la vitesse de propagation des électrons qui se déplacent dans le plan de la feuille. Une déformation en forme de creux focalise en un point des électrons, dont les trajectoires sont initialement parallèles, comme le fait une lentille optique pour la lumière.

En savoir plus

A graphene electron lense , L. Gerhard, E. Moyen, H. Sahaf, I. Ozerov, M. Portail, L. Masson, W. Wulfhekel, M. Hanbücken, Appl. Phys. Lett., 100, 153106 (2012).