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Des scientifiques créent du graphène à partir de zéro, annonçant une nouvelle ère de matériaux de conception – High-teK.ca

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Vous avez entendu parler de « bébés sur mesure », l’idée que vous pouvez personnaliser un bébé en modifiant son ADN, mais maintenant une équipe de chercheurs de l’Université de Stanford et du Département de l’énergie s’est immiscée dans le tissu même de la réalité et a créé le très premiers « électrons de conception ».

Comme vous le savez probablement, la majeure partie de l’univers est composée de quelques dizaines d’éléments seulement, et chacun de ces éléments est composé de quelques particules subatomiques : électrons, protons, neutrons, quarks, etc. Pour la plupart, les propriétés de chaque matériau – sa flexibilité, sa résistance, sa conductivité – sont régies par les liaisons entre ses atomes constitutifs, qui à leur tour dictent l’arrangement des électrons d’une molécule. Ceci est plus évident dans des éléments comme le carbone, où un seul élément peut former des matériaux aussi différents que le charbon de bois, le graphène et le diamant, le tout en vertu d’arrangements électroniques différents.

En bref, si vous pouvez déplacer manuellement les électrons, vous pouvez créer des matériaux différents ou entièrement nouveaux. C’est exactement ce qu’a fait l’Université de Stanford : à l’aide d’un microscope à effet tunnel (le point bleu dans l’image ci-dessus), l’équipe de chercheurs a placé des molécules individuelles de monoxyde de carbone sur une feuille de cuivre propre pour créer du « graphène moléculaire » – une substance entièrement nouvelle ( illustré à droite) qui n’est certainement pas du graphène, mais avec des électrons qui agissent beaucoup comme du graphène. L’équipe, dirigée par Hari Manoharan, a ensuite procédé au déplacement de ces atomes individuels, modifiant la structure et l’arrangement électronique du matériau.

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Graphène moléculaire« L’une des choses les plus folles que nous ayons faites a été de faire croire aux électrons qu’ils se trouvaient dans un champ magnétique énorme alors qu’en fait, aucun champ réel n’avait été appliqué », a déclaré Manoharan. L’équipe a simulé où se trouveraient les atomes s’il y avait un champ magnétique, puis a procédé au déplacement des atomes individuels dans ces positions. Bizarrement, le graphène moléculaire s’est alors comporté comme s’il se trouvait dans un champ magnétique. En d’autres termes, la présence d’un champ magnétique n’est ni ici ni là : ce qui compte vraiment, c’est la position des atomes et leur effet sur l’arrangement des électrons.

Quelle découverte de Stanford moyens est que nous pourrions bientôt envisager toutes sortes de nouveaux matériaux design. Pour réitérer, les propriétés physiques de presque toutes les substances sont dictées par la position des atomes et la disposition des électrons. La seule raison pour laquelle les semi-conducteurs existent – la seule raison pour laquelle le monde est jonché d’ordinateurs, que je peux écrire cette histoire et que vous pouvez la lire – est à cause de la structure électronique des atomes comme le silicium et le germanium. La raison pour laquelle la table devant vous est une table est due à la façon dont les atomes de carbone se lient.

L’Université de Stanford a désormais le pouvoir de créer de nouveaux matériaux et de modifier les propriétés de ceux qui existent déjà. Il pourrait s’avérer que le silicium, en déplaçant légèrement un atome, peut soudainement fonctionner à des vitesses plus élevées et perdre moins de puissance – ou peut-être que le fil de cuivre peut être rendu plus conducteur en modifiant légèrement sa composition électronique. Cependant, il est vraiment impossible d’imaginer les matériaux que les scientifiques finiront par fabriquer. Pour autant que je sache, quelqu’un pourrait créer une version de l’oxygène à pois ou du fer qui explose sous pression. Des moments passionnants !

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