Nanotechnology Now - Communiqué de presse : Première imagerie directe de petits amas de gaz nobles à température ambiante : de nouvelles opportunités dans la technologie quantique et la physique de la matière condensée ouvertes par les atomes de gaz nobles confinés entre des couches de graphène

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Nanoclusters de xénon entre deux couches de graphène, avec des tailles comprises entre deux et dix atomes.

CRÉDIT
Manuel Längle

Résumé:
Pour la première fois, des scientifiques ont réussi à stabiliser et à imager directement de petits amas d’atomes de gaz nobles à température ambiante. Cette réalisation ouvre des possibilités passionnantes pour la recherche fondamentale en physique de la matière condensée et pour les applications en technologie de l’information quantique. La clé de cette avancée, réalisée par des scientifiques de l’Université de Vienne en collaboration avec des collègues de l’Université d’Helsinki, a été le confinement des atomes de gaz rares entre deux couches de graphène. Cette méthode surmonte la difficulté selon laquelle les gaz rares ne forment pas de structures stables dans des conditions expérimentales à température ambiante. Les détails de la méthode et les toutes premières images de microscopie électronique de structures de gaz rares (krypton et xénon) ont été publiés dans Nature Materials.

Première imagerie directe de petits amas de gaz rares à température ambiante : de nouvelles opportunités en technologie quantique et en physique de la matière condensée ouvertes par les atomes de gaz rares confinés entre des couches de graphène

Vienne, Autriche | Publié le 12 janvier 2024

Un noble piège

Le groupe de Jani Kotakoski de l'Université de Vienne étudiait l'utilisation de l'irradiation ionique pour modifier les propriétés du graphène et d'autres matériaux bidimensionnels lorsqu'ils ont remarqué quelque chose d'inhabituel : lorsque des gaz rares sont utilisés pour irradier, ils peuvent rester piégés entre deux feuilles de graphène. . Cela se produit lorsque les ions de gaz rares sont suffisamment rapides pour traverser la première mais pas la deuxième couche de graphène. Une fois piégés entre les couches, les gaz rares sont libres de se déplacer. C'est parce qu'ils ne forment pas de liaisons chimiques. Cependant, afin d’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 réguliers et densément peuplés.

S'amuser avec le microscope

« Nous avons utilisé la microscopie électronique à transmission et à balayage pour observer ces amas, et ils sont vraiment fascinants et très amusants à observer. Ils tournent, sautent, grandissent et rétrécissent à mesure que nous les imaginons », explique Manuel Längle, auteur principal de l'étude. « Placer les atomes entre les couches était la partie la plus difficile du travail. Maintenant que nous y sommes parvenus, nous disposons d’un système simple pour étudier les processus fondamentaux liés à la croissance et au comportement des matériaux », ajoute-t-il. Commentant les futurs travaux du groupe, Jani Kotakoski déclare : « Les prochaines étapes consisteront à étudier les propriétés des amas contenant différents gaz rares et leur comportement à basse et haute température. Grâce à l’utilisation de gaz rares dans les sources lumineuses et les lasers, ces nouvelles structures pourraient à l’avenir permettre des applications, par exemple dans les technologies de l’information quantique.

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