Graphène : étirer avant d’empiler !

Dans un empilement de feuillets de graphène, les déformations relatives des couches successives modifient très fortement les propriétés électroniques de l’ensemble.

Ce résultat, obtenu par une collaboration impliquant des chercheurs de l? Institut nanosciences et cryogénie (INAC - CEA / Université Grenoble Alpes), ouvre la voie à une nouvelle ingénierie des matériaux bidimensionnels par déformation.

Les propriétés optiques ou électroniques des matériaux bidimensionnels peuvent être modifiées de multiples manières en les empilant à la manière des Lego. Plus encore que le célèbre jeu, ces empilements laissent la part belle à la créativité car les couches d’épaisseur atomique peuvent être associées avec une grande liberté. En effet, les couches peuvent par exemple être décalées en rotation les unes par rapport aux autres et? un effet spectaculaire peut surgir. C’est ainsi que la supraconductivité s’est récemment invitée dans un empilement de deux couches de graphène, tournées l’une par rapport à l’autre d’un angle « magique » qui méritait bien son nom !

Une autre possibilité consiste à déformer la couche avant empilement. C’est la voie explorée par une équipe associant l’Université Grenoble Alpes, l’Inac et l’Université de Cergy-Pontoise. Elle a observé qu’empiler deux couches de graphène avec une déformation différente modifie les propriétés électroniques de l’empilement. Pour être plus précis, une déformation relative très faible transforme radicalement ces propriétés. Les changements observés suggèrent une physique proche de celle observée à l’angle magique.

La sensibilité remarquable des matériaux 2D à cette nouvelle ingénierie de déformations ouvre un champ d’études très prometteurs.