Les matériaux constitués de plusieurs couches ultra-minces constituent un nouveau domaine de recherche passionnant
Les scientifiques ont étudié une combinaison de graphène etbisulfure de molybdène. Les deux couches de matériau entrent en contact puis adhèrent l'une à l'autre sous l'influence de faibles forces de van der Waals. Le graphène est un très bon conducteur, le bisulfure de molybdène est un semi-conducteur, et cette combinaison pourrait être intéressante pour la production de nouveaux types de dispositifs de stockage de données, disent les scientifiques.
Cependant, pour certaines applications, la géométrieLe matériau doit être spécialement traité à l'échelle nanométrique - par exemple, pour modifier les propriétés chimiques en ajoutant des types supplémentaires d'atomes ou pour contrôler les propriétés optiques d'une surface. Les surfaces peuvent être modifiées à l'aide d'un faisceau d'électrons ou d'un faisceau d'ions conventionnel. Cependant, il y a toujours un problème dans un système à deux couches - le faisceau d'ions agit simultanément sur les deux couches, même si une seule couche doit être modifiée dans le problème.
Lorsqu'un faisceau d'ions est utilisé pour le traitement de surface, la force d'impact des ions affectera généralement le matériau. Cependant, la nouvelle méthode des scientifiques utilise des ions relativement lents et chargés plusieurs fois.
« Il faut ici distinguer deux formes différentesénergie. D’une part, il y a l’énergie cinétique, qui dépend de la vitesse à laquelle les ions impactent la surface. D’autre part, il existe de l’énergie potentielle, déterminée par la charge électrique des ions. Dans les faisceaux d'ions, l'énergie cinétique joue un rôle décisif, mais pour les scientifiques, c'est l'énergie potentielle qui est particulièrement importante.
Il y a une différence importante entre ces deuxformes d'énergie : alors que l'énergie cinétique est libérée dans les deux couches d'un matériau lors de la pénétration d'un système de couches, l'énergie potentielle peut être répartie de manière très inégale entre les couches.
Le disulfure de molybdène réagit très fortement àions hautement chargés. Un seul ion entrant dans cette couche peut éliminer des dizaines ou des centaines d'atomes de la couche. Il ne reste qu'un trou, très bien visible au microscope électronique, tandis que la couche de graphène, dans laquelle le projectile frappe immédiatement après l'impact, reste intacte: l'essentiel de l'énergie potentielle a déjà été libéré.
La même expérience peut également être inversée. Un ion hautement chargé frappe d'abord le graphène, puis la couche de bisulfure de molybdène. Dans ce cas, les deux couches restent intactes: le graphène fournit à l'ion les électrons nécessaires pour le neutraliser électriquement en une fraction de seconde. La mobilité électronique dans le graphène est si élevée que le point d'impact «se refroidit» immédiatement. L'ion traverse la couche de graphène sans laisser de traînée permanente. Après cela, il ne peut plus causer de dommages importants à la couche de bisulfure de molybdène.
Cela donne aux scientifiques une nouvelle méthode de ciblagesurfaces de contrôle. Il est maintenant possible d'ajouter des nanopores sur les surfaces sans endommager le matériau du substrat en dessous. Cela aidera à créer des structures géométriques qui étaient auparavant impossibles. Vous pouvez créer des "masques" de bisulfure de molybdène, perforés exactement comme vous le souhaitez, sur lesquels certains atomes métalliques sont ensuite déposés. Cela ouvre des possibilités complètement nouvelles pour surveiller les propriétés chimiques, électroniques et optiques des surfaces.
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