Une synthèse efficace de nanographène hélicoïdal bicouche
Publié par Redbran le 21/03/2018 à 12:00
Source: CNRS-INC
Par ses propriétés électroniques, le nanographène à deux feuillets se révèle attractif pour des transistors ou des batteries au lithium plus performants. En collaboration avec un groupe de l'Université Complutense de Madrid, des chercheurs de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for Theoretical...) des Sciences Chimiques de Rennes (CNRS/Université de Rennes/ESCR Rennes/ Insa Rennes) ont inventé une structure hélicoïdale qui permet d'en produire efficacement. Ce travail est publié dans Angewandte Chemie International Edition.

Un feuillet de graphène (Cet article ne doit pas être confondu avec l’article graphème.) est constitué d'une unique couche d'atomes (Un atome (du grec ατομος, atomos, « que l'on ne peut diviser ») est la plus petite partie d'un corps simple pouvant se combiner...) de carbone (Le carbone est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole C, de numéro atomique 6 et de masse atomique 12,0107.) agencés en un réseau (Un réseau informatique est un ensemble d'équipements reliés entre eux pour échanger des informations. Par analogie avec un filet (un réseau est un « petit rets », c'est-à-dire un petit filet), on appelle nœud (node)...) hexagonal, de type nid (Le nid désigne généralement la structure construite par les oiseaux pour contenir leurs œufs et fournir un premier abri à leur progéniture. Les nids sont généralement fabriqués à partir...) d'abeille. Ce matériau (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets. C'est donc une matière de base...) présente des propriétés électroniques et mécaniques exceptionnelles comme une très grande mobilité électronique et une grande stabilité à l'échelle nanométrique. Ses dérivés de type nanorubans de graphène ou les systèmes 'multi-feuillets' permettent le passage d'un courant modulable en fonction de la tension (La tension est une force d'extension.) appliquée: ils sont attractifs pour la fabrication de transistors potentiellement plus performants que les systèmes actuels à base de silicium (Le silicium est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole Si et de numéro atomique 14.). Or la synthèse de systèmes en multi-feuillets, en particulier de systèmes bicouches, est encore mal contrôlée. Des scientifiques de l'Institut des Sciences Chimiques de Rennes (CNRS/Université de Rennes/ESCR Rennes/ Insa Rennes), en collaboration avec l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation...) Complutense de Madrid (Madrid est la capitale de l'Espagne. Ville la plus vaste et la plus peuplée du pays, c'est le chef-lieu de la Communauté autonome de Madrid qui appartient à la province de Madrid....), ont développé une méthode efficace pour préparer une structure hélicoïdale inédite constituée de plusieurs feuillets de type nanographène.


Les deux feuilles de nanographène, attachées par le décahélicène central, sont séparées d'une distance de 3.6 Å seulement.
©Jeanne Crassous

Pour cela, ils ont fusionné deux feuillets de nanographène synthétiques aux extrémités d'une hélice (Hélice est issu d'un mot grec helix signifiant « spirale ». Un objet en forme d'hélice est dit hélicoïdal.) centrale. Ce système enroulé permet de superposer les deux couches de graphène, séparées une distance de 3.6 Angström(1) seulement. Il est également chiral, c'est-à-dire non superposable à son image dans un miroir (Un miroir est un objet possédant une surface suffisamment polie pour qu'une image s'y forme par réflexion et conçu à cet effet. C'est souvent une couche métallique fine,...) plan: une propriété qui permet par exemple une interaction (Une interaction est un échange d'information, d'affects ou d'énergie entre deux agents au sein d'un système. C'est une action réciproque qui suppose l'entrée en...) avec une lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm...) polarisée circulairement ou une meilleure solubilité par rapport à des systèmes 2D. Ce nouveau matériau montre également des propriétés d'agrégation à forte concentration, ce qui permet d'envisager de bonnes propriétés de conduction à l'état solide.

Cette structure inédite devrait donner accès à des performances électroniques inédites, notamment de bonnes propriétés de transport (Le transport est le fait de porter quelque chose, ou quelqu'un, d'un lieu à un autre, le plus souvent en utilisant des véhicules et des voies de communications (la route, le canal ..). Par...) d'ions pour le stockage d'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.), avec des applications potentielles dans le domaine des batteries au lithium (Le lithium est un élément chimique, de symbole Li et de numéro atomique 3.).


Note:
(1) Un Angström (Un ångström ou angström (symbole Å) est une unité de mesure en physique atomique qui n'appartient pas au système international (SI). Il est utilisé pour les longueurs...) (Å) correspond à 0.1 nanomètre, soit 0.000 000 000 1 mètre (Le mètre (symbole m, du grec metron, mesure) est l'unité de base de longueur du Système international (SI). Il est défini, depuis 1983, comme la distance parcourue par la lumière dans le vide en...)

Références publication:
Paul Jameson Evans, Jiangkun Ouyang, Ludovic Favereau, Jeanne Crassous, Israel Fernández, Josefina Perles Hernáez, Nazario Martin
Synthesis of a Helical Bilayer Nanographene
Angewandte Chemie International Edition – Février 2018
DOI: 10.1002/anie.201800798

Contact chercheurs:
Jeanne Crassous, ISCR UMR6226, Université de Rennes (L’université de Rennes, est une ancienne université qui trouve son origine dans une ancienne université ducale fondée en 1460...), ENSC Rennes, INSA Rennes
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