Les matériaux 2D et les hétérostructures capillaires de van der Waals
Un très grand nombre de propriétés intéressantes apparaissent lorsque des cristaux 2D sont empilés verticalement. Réunies par les forces de van der Waals, les mêmes que celles qui maintiennent la cohésion des matériaux en couche, les hétérostructures offrent un plus grand nombre de combinaisons que toute autre méthode de croissance traditionnelle. Plus important encore, l'importante variété des fonctionnalités de ces hétérostructures permet un grand nombre d'applications. À ce jour, les transistors en graphène présentant la plus grande mobilité sont obtenus en encapsulant le graphène avec du nitrure de bore hexagonal. Le projet 2D-HETEROSTRUCTURES (Graphene heterostructures by self-assembly: Top-down meets bottom-up), financé par l'UE, s'est penché sur le problème consistant à combiner des cristaux présentant des propriétés différentes. Les chercheurs ont fait progresser la technique la plus largement utilisée pour la réalisation d'hétérostructures 2D. La technique mettant en œuvre le transfert de cristaux de graphène de grande surface a été perfectionnée afin de produire des capillaires basés sur des hétérostructures 2D. Comprenant plusieurs centaines de canaux parallèles, ces capillaires ont été utilisés pour étudier les phénomènes de transport moléculaire. Plus précisément, les chercheurs ont examiné le transport de l'eau à travers des canaux dont la hauteur était comprise entre une et plusieurs dizaines de couches atomiques. Les nanocapillaires fabriqués se sont avérés parfaits pour étudier le confinement de l'eau dû à l'hydrophobie des parois de graphène. Outre son intérêt scientifique, la technique mise au point par 2D-HETEROSTRUCTURES ouvre des perspectives intéressantes pour que les dispositifs fabriqués passent d'une taille de quelques microns à la taille requise pour des usages industriels. D'autre part, elle permet de choisir entre différents matériaux pour les couches supérieure et inférieure du capillaire, à la place du graphène.
Mots‑clés
Van der Waals, hétérostructures, cristaux 2D, graphène, 2D-HETEROSTRUCTURES
