En 1884, Edwin Abbott a écrit le roman Flatland : A Romance in Quite a few Dimensions comme une satire de la hiérarchie victorienne. Il a imaginé un monde qui n’existait qu’en deux dimensions, où les êtres sont des figures géométriques 2D. La physique d’un tel monde ressemble quelque peu à celle des matériaux 2D modernes, tels que le graphène et les dichalcogénures de métaux de changeover, qui comprennent le disulfure de tungstène (WS2), le diséléniure de tungstène (WSe2), le bisulfure de molybdène (MoS2) et le diséléniure de molybdène (MoSe2).



Les matériaux 2D modernes sont constitués de couches à un seul atome, où les électrons peuvent se déplacer dans deux dimensions, mais leur mouvement dans la troisième dimension est limité. En raison de cette « compression », les matériaux 2D ont des propriétés optiques et électroniques améliorées qui sont très prometteuses en tant que dispositifs extremely-fins de nouvelle génération dans les domaines de l’énergie, des communications, de l’imagerie et de l’informatique quantique, entre autres.

Typiquement, pour toutes ces purposes, les matériaux 2D sont envisagés dans des agencements à plat. Malheureusement, la résistance de ces matériaux est également leur moreover grande faiblesse – ils sont extrêmement minces. Cela signifie que lorsqu’ils sont éclairés, la lumière ne peut interagir avec eux que sur une épaisseur infime, ce qui limite leur utilité. Pour surmonter cette lacune, les chercheurs commencent à chercher de nouvelles façons de plier les matériaux 2D en formes 3D complexes.



Dans notre univers 3D, les matériaux 2D peuvent être disposés les uns sur les autres. Pour prolonger la métaphore de Flatland, un tel arrangement représenterait littéralement des mondes parallèles habités par des personnes destinées à ne jamais se rencontrer.

Désormais, des scientifiques du département de physique de l’Université de Tub au Royaume-Uni ont trouvé un moyen d’organiser des feuilles 2D de WS2 (précédemment créées dans leur laboratoire) dans une configuration 3D, ce qui donne un paysage énergétique fortement modifié par rapport à celle des plaques WS2 à plat. Cet agencement 3D particulier est connu sous le nom de « nanomesh » : un réseau palmé d’empilements densément emballés et répartis de manière aléatoire, contenant des feuilles WS2 torsadées et / ou fusionnées.

Des modifications de ce form dans Flatland permettraient aux gens d’entrer dans les mondes les uns des autres. « Nous n’avons pas cherché à affliger les habitants de Flatland », a déclaré le professeur Ventsislav Valev qui a dirigé la recherche, « Mais à cause des nombreux défauts que nous avons nano-conçus dans les matériaux 2D, ces habitants hypothétiques trouveraient leur monde assez étrange en effet.

« Premièrement, nos feuilles WS2 ont des proportions finies avec des bords irréguliers, de sorte que leur monde aurait une extrémité de forme étrange. De moreover, certains des atomes de soufre ont été remplacés par de l’oxygène, ce qui serait tout simplement faux pour tout habitant. In addition important encore, nos feuilles se croisent et fusionnent, et même se tordent les uns sur les autres, ce qui modifie le paysage énergétique des matériaux. Pour les Flatlanders, un tel effet ressemblerait à des lois de l’univers ayant soudainement changé dans tout leur paysage.  »

Le Dr Adelina Ilie, qui a développé le nouveau matériau avec son ancienne doctorante et put up-doctorante Zichen Liu, a déclaré : « Le paysage énergétique modifié est un point clé de notre étude. C’est la preuve que l’assemblage de matériaux 2D dans un arrangement 3D ne Il en résulte simplement des matériaux 2D « plus épais » – il produit des matériaux entièrement nouveaux. Notre nanomesh est technologiquement straightforward à produire, et il offre des propriétés de matériau réglables pour répondre aux exigences des programs futures.  »

Le professeur Valev a ajouté : « Le nanomesh a de très fortes propriétés optiques non linéaires – il convertit efficacement une couleur laser en une autre sur une large palette de couleurs. Notre prochain objectif est de l’utiliser sur des guides d’ondes en Si pour développer des communications optiques quantiques. »

Le doctorant Alexander Murphy, également impliqué dans la recherche, a déclaré : « Afin de révéler le paysage énergétique modifié, nous avons conçu de nouvelles méthodes de caractérisation et j’ai hâte de les appliquer à d’autres matériaux. Qui sait ce que nous pourrions découvrir d’autre ? »