Une équipe de chercheurs a amplifié les propriétés électriques du graphène 3D en contrôlant sa courbure.




« Nos recherches ont montré pour la première fois la conservation et la dégradation du transport dissipatif ultra-faible des électrons de Dirac sur la area courbe 3D », a déclaré Yoichi Tanabe, principal auteur de l’étude.

Le graphène est un matériau à couche atomique 2D, en forme de nid d’abeilles, qui possède d’excellentes propriétés électriques, chimiques, thermiques et mécaniques pour une massive gamme d’applications telles que les semi-conducteurs, les batteries électriques et les composites.


Les feuilles de graphène empilées ensemble forment du graphite qui constitue le plomb de nos crayons. Cependant, le fait de serrer le graphène signifie qu’il perd ses propriétés électroniques 2D.

Une façon de surmonter cela est de séparer les feuilles de graphène avec des pores remplis d’air – comme une éponge – à l’échelle nanométrique et d’en faire une composition tridimensionnelle. Cela amplifie les propriétés du graphène à des fins pratiques.

Mais faire ainsi n’est pas sans défis la conversion du graphène 2D en graphène 3D introduit des défauts cristallins et une foule d’autres problèmes qui lui font perdre ses caractéristiques souhaitables. On sait peu de choses sur la façon dont la area courbe dégrade les propriétés de transport électrique du graphène et si c’est la raison pour laquelle le graphène perd ses fermions de Dirac.

L’équipe de recherche a cherché à étudier cela en prenant une seule feuille de graphène 2D et en la pliant en une structure 3D avec une structure poreuse bicontinue et ouverte.

La framework, avec un rayon de courbure de 25 à 50 nanomètres, a bien conservé les propriétés électroniques de base du graphène 2D. Pendant ce temps, le mouvement des électrons sur la courbure 3D a amélioré la diffusion des électrons qui provenait des effets de courbure intrinsèques. En fait, la courbure à l’échelle nanométrique offre un nouveau degré de liberté pour manipuler les comportements électroniques du graphène pour les propriétés électriques émergentes et uniques du graphène 3D.