Quel est ce matériau 2D qui résiste à des températures extrêmes ?

Les matériaux bidimensionnels tels que le graphène présentent des propriétés fascinantes, notamment la supraconductivité, une résistance extraordinaire et des phénomènes quantiques exotiques.

Des chercheurs ont récemment créé un matériau spécial de ce type, appelé « molybdénène« , qui présente un caractère métallique et pourrait ouvrir la voie à de nouvelles applications dans divers domaines.

Découverte du molybdénène, un matériau bidimensionnel métallique

Des scientifiques du Forschungszentrum Jülich, en collaboration avec des partenaires de l’Institut indien de technologie de Patna et de l’Université australienne de Newcastle, ont créé un matériau spécial de ce type qui présente un caractère métallique. Il est composé d’une seule couche atomique d’atomes de molybdène et est également appelé « molybdénène« .

Les chercheurs ont réussi à produire une feuille mince du métal molybdène, qui n’est épaisse que d’une seule couche atomique. Ce nouveau matériau est ainsi aussi fin que le graphène, probablement le matériau 2D le plus connu.

Propriétés et applications potentielles du molybdénène

Le molybdénène est mécaniquement extrêmement stable et pourrait être utilisé, par exemple, comme revêtement pour les électrodes afin de rendre les batteries encore plus puissantes et robustes, explique le professeur Ilia Valov du Peter Grünberg Institute (PGI-7) à Forschungszentrum Jülich.

En raison de sa structure 2D particulière et de son caractère métallique, le molybdénène présente également des électrons mobiles librement. Ceux-ci s’accumulent sur les deux côtés du matériau, ce qui en fait un candidat intéressant pour les catalyseurs visant à accélérer les réactions chimiques.

En collaboration avec l’Institut indien de technologie de Patna et l’Université australienne de Newcastle, les chercheurs ont déjà pu développer une application scientifique pratique pour le molybdénène. Grâce à sa stabilité et à sa conductivité électrique et thermique exceptionnelle, il est idéalement adapté comme pointe de mesure pour la microscopie à force atomique (AFM) et la spectroscopie RAMAN à effet de surface (SERS).

En synthèse

Le molybdénène est un matériau bidimensionnel métallique prometteur qui présente des propriétés mécaniques, électriques et thermiques impressionnantes. Il pourrait trouver des applications dans des domaines tels que les batteries, les catalyseurs et la microscopie à force atomique, ouvrant la voie à de nouvelles innovations technologiques.

Pour une meilleure compréhension

Qu’est-ce que le molybdénène ?

Le molybdénène est un matériau bidimensionnel composé d’une seule couche atomique d’atomes de molybdène. Il présente un caractère métallique et des propriétés mécaniques, électriques et thermiques impressionnantes.

Comment a-t-il été créé ?

Les chercheurs ont utilisé un micro-ondes pour chauffer un mélange de sulfure de molybdène (MoS2) et de graphène à une température d’environ 3000 degrés Celsius, ce qui a conduit à la formation de structures en forme de poils fins contenant des couches de molybdénène.

Quelles sont les applications potentielles du molybdénène ?

Le molybdénène pourrait être utilisé comme revêtement pour les électrodes de batteries, comme catalyseur pour accélérer les réactions chimiques et comme pointe de mesure pour la microscopie à force atomique et la spectroscopie RAMAN à effet de surface.

Comment se compare-t-il à d’autres matériaux bidimensionnels ?

Le molybdénène présente certaines propriétés similaires à celles d’autres matériaux 2D, tels que le graphène, mais il se distingue par sa stabilité mécanique et sa résistance à la chaleur, ainsi que par son caractère métallique.

Quelles sont les prochaines étapes pour la recherche sur le molybdénène ?

Les chercheurs continueront à étudier les propriétés du molybdénène et à explorer de nouvelles applications potentielles pour ce matériau innovant dans divers domaines technologiques.

Légende illustration principale : Images au microscope électronique des structures en forme de cheveux, également appelées « whiskers », qui contiennent les fines couches de molybdène. Copyright : Sahu, T.K., Kumar, N., Chahal, S. et al, Nat. Nanotechnol. (2023), https://doi.org/10.1038/s41565-023-01484-2 (CC BY 4.0)

Sahu, T.K., Kumar, N., Chahal, S. et al.
Microwave synthesis of molybdenene from MoS₂
Nat. Nanotechnol. (2023). DOI: https://doi.org/10.1038/s41565-023-01484-2