08.08.2022 - Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH

Les buckyballs sur or sont moins exotiques que le graphène

Les molécules de C60 sur un substrat d'or semblent plus complexes que leurs homologues en graphène, mais ont des propriétés électroniques beaucoup plus ordinaires. C'est ce que montrent maintenant des mesures ARPES à BESSY II et des calculs détaillés.

Le graphène est constitué d'atomes de carbone qui se réticulent dans un plan pour former une structure plane en nid d'abeille. En plus d'une stabilité mécanique étonnamment élevée, le matériau présente des propriétés électroniques passionnantes : Les électrons se comportent comme des particules sans masse, ce qui peut être clairement démontré par des expériences spectrométriques. Les mesures révèlent une dépendance linéaire de l'énergie par rapport à la quantité de mouvement, à savoir les cônes dits de Dirac - deux lignes qui se croisent sans bande interdite - c'est-à-dire une différence d'énergie entre les électrons de la bande de conduction et ceux des bandes de valence.

Variantes de l'architecture du graphène

Les variantes artificielles de l'architecture du graphène sont actuellement un sujet brûlant dans la recherche sur les matériaux. Des atomes de carbone ont été remplacés par des points quantiques de silicium, des atomes ultra-froids ont été piégés dans le réseau en nid d'abeille à l'aide de champs laser puissants ou des molécules de monoxyde de carbone ont été placées sur une surface de cuivre, pièce par pièce, à l'aide d'un microscope à effet tunnel, afin de conférer aux électrons du cuivre les propriétés caractéristiques du graphène.

Du graphène artificiel avec des buckyballs ?

Une étude récente suggère qu'il est infiniment plus facile de fabriquer du graphène artificiel en utilisant des molécules de C60 appelées buckyballs. Il suffit de déposer en phase vapeur une couche uniforme de ces molécules sur de l'or pour que les électrons de l'or acquièrent les propriétés particulières du graphène. Les mesures des spectres de photoémission semblent montrer une sorte de cône de Dirac.

Analyse des structures de bande à BESSY II

"Ce serait vraiment très étonnant", déclare Andrei Varykhalov, de HZB, qui dirige un groupe de photoémission et de microscopie à effet tunnel. "Comme la molécule de C60 est absolument non polaire, il nous était difficile d'imaginer comment de telles molécules pourraient exercer une forte influence sur les électrons de l'or." Varykhalov et son équipe ont donc lancé une série de mesures pour vérifier cette hypothèse.

Lors d'analyses délicates et détaillées, l'équipe berlinoise a pu étudier les couches de C60 sur l'or sur une plage d'énergie beaucoup plus large et pour différents paramètres de mesure. Ils ont utilisé la spectroscopie ARPES à résolution angulaire de BESSY II, qui permet des mesures particulièrement précises, et ont également analysé le spin des électrons pour certaines mesures.

Un comportement normal

"Nous observons une relation parabolique entre le momentum et l'énergie dans nos données mesurées, il s'agit donc d'un comportement très normal. Ces signaux proviennent des électrons situés profondément dans le substrat (or ou cuivre) et non de la couche, qui pourrait être affectée par les buckyballs", explique le Dr Maxim Krivenkov, auteur principal de l'étude. L'équipe a également pu expliquer les courbes de mesure linéaires de l'étude précédente. "Ces courbes de mesure imitent simplement les cônes de Dirac ; elles sont un artefact, pour ainsi dire, d'une déviation des photoélectrons lorsqu'ils quittent l'or et traversent la couche de C60", explique M. Varykhalov. Par conséquent, la couche de buckyball sur l'or ne peut être considérée comme un graphène artificiel.

Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.

Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH

Recommander les actualités PDF / Imprimer article

Partager

Faits, contextes, dossiers
  • graphène
Plus sur Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie