Les atomes de gaz nobles confinés entre les couches de graphène ouvrent de nouvelles possibilités pour la technologie quantique et la physique de la matière condensée. Pour la première fois, des chercheurs ont réussi à stabiliser et à visualiser directement de petits amas d’atomes de gaz nobles à température ambiante. Cette avancée ouvre de nouvelles opportunités pour la recherche fondamentale dans le domaine de la physique de la matière condensée et des applications potentielles des technologies de l’information quantique.
Des scientifiques de l'Université de Vienne, en collaboration avec des collègues de l'Université d'Helsinki, ont réalisé cette percée dont la clé était le confinement des atomes de gaz rares entre deux couches de graphène. Cette méthode résout le problème selon lequel les gaz inertes ne peuvent pas former de structures stables dans des conditions expérimentales à température normale. Les détails de la méthode et les toutes premières images de microscopie électronique des structures des gaz rares (krypton et xénon) ont été publiés dans Nature Materials.
piège à gaz rares
Le groupe de recherche de Jani Kotakoski à l'Université de Vienne étudiait comment utiliser l'irradiation ionique pour modifier les propriétés du graphène et d'autres matériaux bidimensionnels lorsqu'ils ont découvert quelque chose d'inhabituel : lorsqu'ils étaient irradiés avec un gaz noble, ils se retrouvaient piégés entre deux feuilles de graphène.
Cela se produit lorsque les ions des gaz rares sont suffisamment rapides pour traverser la première couche de graphène mais pas la deuxième. Une fois piégé entre les deux couches de graphène, le gaz rare peut se déplacer librement. C'est parce qu'ils ne forment pas de liaisons chimiques. Cependant, pour accueillir les atomes de gaz rares, le graphène se plie pour former de minuscules poches. Ici, deux ou plusieurs atomes de gaz rares peuvent se rencontrer et former des nanoamas de gaz rares bidimensionnels denses et réguliers.
S'amuser avec le microscope
"Nous avons utilisé la microscopie électronique à transmission et à balayage pour observer ces amas, et ils étaient vraiment fascinants et très intéressants. Lorsque nous les avons photographiés, ils tournaient, sautaient, grandissaient et rétrécissaient", explique Manuel Längle, premier auteur de l'étude. "Obtenir les atomes intercalaires était la partie la plus difficile du travail. Maintenant que nous avons fait cela, nous disposons d'un système simple pour étudier les processus fondamentaux liés à la croissance et au comportement des matériaux."
Parlant des futurs travaux de l'équipe de recherche, Jani Kotakoski a déclaré : « La prochaine étape consiste à étudier les caractéristiques des amas contenant différents gaz rares et leur comportement à basse et haute température. En raison de l'application de gaz rares dans les sources lumineuses et les lasers, ces nouvelles structures pourraient être utilisées à l'avenir dans des domaines tels que la technologie de l'information quantique.
Compilé à partir de /ScitechDaily