29/08/2011 - Nanotechnologie. Le graphène et ses propriétés d'adhésion

Menéame

Le grafène est actuellement considéré comme le matériel de recherche le plus intéressant dans le monde de la nanotechnologie, intérêt qui a récemment augmenté grâce à une nouvelle étude réalisée par un groupe de chercheurs de l’Université du Colorado à Boulder.

Les nouvelles découvertes, le graphène a des qualités d’adhésion étonnamment puissantes, ils devraient aider à guider le développement de la fabrication de graphène et des dispositifs mécaniques basés sur ce matériau, tels que des résonateurs et des membranes de séparation de gaz, etc. Les expériences ont montré que l’extrême flexibilité du graphène permet de s’adapter à la topographie des substrats les plus doux.

Le grafène se compose d’une seule couche d’atomes de carbone attachés chimiquement dans une grille en fil hexagonal. Sa structure atomique unique pourrait un jour remplacer le silicium comme base des dispositifs électroniques et des circuits intégrés, en raison de ses remarquables propriétés électriques, mécaniques et thermiques, a déclaré l’assistant du professeur Manojo Scott de l’Université du Colorado du département d’ingénierie mécanique et auteur principal de l’étude.

Les résultats de l’étude ont été publiés le 14 août thème de la revue Nature Nanotechnology.

"La véritable émotion pour moi est la possibilité de créer de nouvelles applications qui profitent de l’extraordinaire flexibilité et des caractéristiques d’adhérence de graphène et de la conception d’expériences uniques qui peuvent nous enseigner plus sur les propriétés à nanoéchelle de ce matériau incroyable," a déclaré Bunch.

Non seulement le grafène a la plus grande conductivité électrique et thermique de tous les matériaux connus, mais il s’est avéré être le plus mince, le plus rigide et le plus fort dans le monde, en plus d’être imperméable aux gaz standard. Ses propriétés d’adhésion récemment découvertes sont maintenant ajoutées à sa liste de qualités, certaines apparemment contradictoires entre elles, a déclaré Bunch.

L’équipe de CU-Boulder mesure l’énergie d’adhérence des feuilles de graphène, qui vont de une à cinq couches atomiques, avec un substrat en verre, avec une pression "essai de plaquette thermoformée " de quantifier l’adhérence entre le graphène et les plaques de verre.

Sa capacité d’adhésion peut également jouer un rôle préjudiciable, comme dans les structures de suspension où l’adhésion micro-électronique peut causer des pannes de dispositifs ou prolonger le développement d’une technologie, a déclaré Bunch.

Les premières mesures expérimentales de l’adhésion des nanostructures de graphène montrent que les "forces de van der Waals" (la somme des forces d’attraction ou de répulsion entre les molécules) permettent également de maintenir les feuilles individuelles de grafène en plusieurs couches.

Les chercheurs ont découvert que les énergies d’adhésion entre le grafène et le substrat de verre sont plusieurs fois supérieures aux énergies d’adhérence avec des structures typiques micro-mécaniques, une interaction qui correspond plutôt aux liquides qu’aux solides, comme dit Bunch.

L’étude de l’Université du Colorado a été financée principalement par la National Science Foundation et l’Agence de défense des projets de recherche avancée.

L’importance du graphène dans le monde scientifique a déjà été soulignée par le Prix Nobel de physique 2010, qui a honoré deux scientifiques de l’Université de Manchester en Angleterre, Andre K. Geim et Konstantin Novoselov.

Il y a un grand intérêt dans l’exploitation des incroyables propriétés mécaniques du grafène pour créer des membranes ultrafines à haut rendement énergétique dans des applications comme celles nécessaires au traitement du gaz naturel ou à la purification de l’eau, ainsi que leurs étonnantes propriétés électriques, qui promettent de révolutionner l’industrie de la microélectronique.

Dans toutes ces applications, y compris la fabrication de graphène à grande échelle, l’interaction que le graphène a avec les surfaces est d’une importance critique, et sa connaissance scientifique aidera à stimuler la technologie.

Contact

Scott Bunch, 303-492-6802

joseph.bunch@colorado.edu

Carol Rowe, 303-492-7426

carol.rowe@colorado.edu

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