Des scientifiques ont dévoilé une nouvelle technique de fabrication ultra-propre d’hétérostructures 2D – des matériaux de seulement quelques atomes d’épaisseur – qui pourrait être utilisée dans la technologie quantique et l’électronique.
Des experts de Southampton et Singapour affirment que cette méthode pourrait servir à développer des dispositifs de nouvelle génération pour accélérer la recherche en informatique quantique.
La recherche derrière leur technique, publiée dans Nature Communications, a été développée en collaboration entre l’Institute for Functional Intelligent Materials de l’Université nationale de Singapour et l’Université de Southampton.
Les méthodes de fabrication actuelles pour construire des matériaux bidimensionnels reposent sur des polymères synthétiques collants pour assembler les couches atomiques.
Cependant, ceux-ci laissent souvent des résidus microscopiques qui contaminent les minuscules structures et perturbent les performances des dispositifs électroniques dans lesquels ils sont utilisés.
L’équipe de recherche a plutôt utilisé le minéral naturel muscovite, ou mica, pour empiler ensemble les matériaux atomiquement fins.
Leurs résultats ont montré que remplacer les polymères collants par du mica rend le matériau atomiquement plat et offre de meilleures surfaces pour empiler précisément les couches atomiques les unes sur les autres.
L’auteur principal, le Dr Makars Šiškins, maître de conférences en physique expérimentale à l’Université de Southampton, a déclaré que la nouvelle méthode rend l’assemblage à la fois plus propre et moins cher.
Il a ajouté : « Lorsque des matériaux 2D, comme le graphène et le nitrure de bore hexagonal, sont empilés en structures en couches avec un angle contrôlé entre les couches, ils présentent des propriétés entièrement nouvelles – allant de la supraconductivité exotique au magnétisme ajustable. »
« Notre nouvelle méthode nous permet d’aligner précisément les couches pour créer ces structures complexes qui étaient auparavant trop difficiles à fabriquer. »
« Ce niveau de précision est vital pour la recherche sur les matériaux quantiques, où même une infime quantité de contamination peut obscurcir les résultats. »
Les efforts pour développer une méthode de fabrication ultra-propre pour les matériaux 2D sont considérés par les scientifiques comme une étape cruciale vers le développement de la nanoélectronique future, et pour éventuellement rendre les microprocesseurs plus rapides et plus fiables, a ajouté le Dr Šiškins.
Le co-auteur principal, le professeur Alexey Berdyugin de l’Université nationale de Singapour, a déclaré que la construction d’empilements atomiques sans aucune contamination est un défi majeur en nanotechnologie.
Il a ajouté : « Comme le mica est un cristal inorganique, plutôt qu’un polymère mou, il évite de nombreux problèmes de contamination qui affectent les méthodes conventionnelles. »
« Il produit également des surfaces ultra-propres, permettant aux composants électroniques de fonctionner à leur plein potentiel. »
« Cela pourrait nous aider à enfin libérer toute la puissance de ces dispositifs électroniques avancés à hétérostructures 2D, conduisant à des avancées majeures tant en science fondamentale qu’en future technologie quantique. »
Article : Polymer-free van der Waals assembly of 2D material heterostructures using muscovite crystals – Journal : Nature Communications – Méthode : Experimental study – DOI : Lien vers l’étude
Source : Southampton U.
