Les métaux peuvent être pressés en feuilles juste quelques atomes d'épaisseur

Les feuilles de bismuth, de gallium, d'indium, d'étain et de plomb peuvent désormais être fabriquées à quelques atomes en les écrasant à une température élevée et à une pression entre deux saphirs

Des feuilles de métal seulement deux atomes d'épaisseur peuvent être produites en écrasant des gouttelettes en fusion à une grande pression entre deux saphirs. Les chercheurs qui ont développé le processus disent que les matériaux inhabituels pourraient avoir des applications en chimie industrielle, optique et ordinateurs.

L'année dernière, les scientifiques ont créé une feuille d'or qui était un seul atome d'épaisseur, qu'ils ont surnommé «Goldene» après le graphène, un matériau composé d'une seule couche d'atomes de carbone. Ces matériaux ont été décrits comme bidimensionnels, car ils sont aussi minces que chimiquement possibles.

Mais faire d'autres métaux 2D n'avait pas été possible jusqu'à présent. La nouvelle technique, développée par Luojun du à l'Académie chinoise des sciences et ses collègues, peut créer des feuilles 2D de bismuth, de gallium, d'indium, d'étain et de plomb aussi minces que leurs liaisons atomiques le permettent.

Pour presser le métal, les chercheurs ont utilisé deux cristaux de saphir extrêmement plats avec une fine couche de disulfure de molybdène (MOS₂) comme les mâchoires d'un vice. Ils ont placé du métal en poudre entre ces mâchoires, l'ont chauffé jusqu'à 400 ° C jusqu'à ce qu'il forme une gouttelette, puis l'a écrasé à une énorme pression allant jusqu'à 200 mégapascals. Le métal a été comprimé jusqu'à ce qu'il soit à quelques atomes d'épaisseur – ou, dans le cas de Bismuth, seulement deux – puis permis de refroidir. Lorsque la pression a été retirée, le métal 2D a été pris en sandwich entre le MOS₂ Des draps, qui se sont ensuite éloignés des saphirs.

Du dit que le processus a été conçu il y a huit ans, mais n'a pas porté ses fruits lorsque l'équipe a découvert que le MOS₂ Les couches ont gardé les feuilles de métal minces stables. «Une seule couche d'atomes métalliques autonomes est tout simplement instable d'un point de vue thermodynamique. Par conséquent, nous (nous devions) développer des techniques entièrement nouvelles », explique Du. «Le processus semble simple, mais cela fonctionne.»

En plus de fabriquer des couches d'atomes extrêmement minces, les chercheurs ont pu affiner la pression de compression et rendre les plaques métalliques trois, quatre atomes ou plus d'épaisseur avec précision.

Les métaux 2D pourraient avoir des propriétés inhabituelles qui aident les scientifiques à explorer les phénomènes quantiques macroscopiques et la supraconductivité, explique DU, et peut conduire à des transistors de puissance ultra-bas, des affichages transparents pour les ordinateurs et des catalyseurs extrêmement efficaces pour les réactions chimiques.

Un problème est que le MOS₂ L'encapsulation de la feuille métallique ne peut pas être facilement retirée. DU dit que cela peut être problématique pour certaines applications, mais les expériences suggèrent qu'elles n'affectent pas la conductivité électrique, donc elles n'empêcheraient pas le métal 2D utilisé dans les appareils électroniques.