Les matériaux d'un atome d'épaisseur ne sont pas encore allés au-delà des laboratoires scientifiques, mais leurs perspectives sont très prometteuses. Inspirés par le triomphe du graphène, les physiciens ont commencé à inventer d'autres structures bidimensionnelles qui pourraient trouver des applications très inattendues.
Le matériau 2D rend le dispositif électronique encore plus miniaturisé. C'est son avantage - et pas le seul - par rapport aux corps ordinaires et volumineux. Une couche de matière ultrafine acquiert de nouvelles propriétés optiques, mécaniques et électroniques.
Imaginez une bibliothèque vide. Évidemment, les livres ne peuvent être mis que sur les étagères. Dans ce cas, ce sont les valeurs d'énergie qui deviennent disponibles pour les électrons si la taille du corps est réduite à des valeurs minimales, par exemple au diamètre d'un atome. C'est ainsi que se manifeste le principe de la quantification dimensionnelle.
Le sandwich au graphène tourne …
Parmi les matériaux bidimensionnels créés à ce jour, seul le graphène a des perspectives commerciales. De plus, les scientifiques proposent de ne pas limiter la portée de ce matériau à l'électronique. Qu'en est-il de l'armure corporelle en graphène? À première vue, l'idée est étrange - après tout, il s'agit d'un matériau souple, en fait du graphite, à partir duquel sont fabriquées des mines de crayon. Mais deux couches de graphène, empilées ensemble, montreront des propriétés absolument étonnantes: une dureté extraordinaire lorsqu'une pression leur est appliquée et une flexibilité après avoir affaibli l'impact. Cela a été récemment démontré par des scientifiques des États-Unis et d'Europe. Pour former un graphène à deux couches, ils ont créé une pression de un à 10 gigapascals avec une tige de diamant, ce qui est comparable à la chute d'une dalle de cent cent tonnes par mètre carré de surface.
Mais les structures de trois, quatre et cinq couches de graphène ne présentaient pas de telles propriétés. Il s'est avéré que la résistance inhabituelle du nouveau matériau est due à un changement de "forme" des orbitales électroniques, ce qui est impossible dans d'autres configurations de couches.
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Ampoule plate et écran flexible
«Plus mince, plus flexible, plus lumineux» est la devise des fabricants d'écrans modernes, ce qui signifie qu'ils pourraient bien être intéressés par les matériaux 2D. Mais comment les faire briller? Cela a été réussi par des spécialistes de l'Université de Vienne, qui ont mis au point une source de lumière en sulfure de molybdène (MoS2) d'une épaisseur d'un atome.
Dessin de structure moléculaire de disulfure de molybdène / Depositphotos / ogwen.
Les physiciens ont attaché des électrodes métalliques à une monocouche de cette substance et ont suspendu toute la structure sous vide. En y faisant passer un courant électrique, ils ont forcé le sulfure de molybdène à se réchauffer et à émettre de la lumière. Certes, seule une partie du film brillait, dont la longueur ne dépassait pas 150 nanomètres. Mais des ennuis fringants ont commencé! Les auteurs de l'étude promettent de cultiver le sulfure de molybdène bidimensionnel plus authentique, de tester un nouveau type d'émetteur de lumière dessus, puis il sera peut-être possible de l'intégrer dans des microcircuits à partir desquels des écrans flexibles et lumineux d'un atome d'épaisseur seront produits un jour.
