Des chercheurs ont exploré le potentiel d'une nouvelle forme de carbone pour son utilisation dans les appareils électroniques. Une nouvelle forme de carbone atomiquement mince donne aux scientifiques la possibilité de l'utiliser pour créer la prochaine génération de batteries rechargeables. Ce matériau, connu sous le nom de réseau de biphénylène, est hautement conducteur. Il pourrait s'avérer capable de stocker plus d'énergie électrique que même le graphène.
Une nouvelle forme de carbone atomiquement mince
Les chercheurs ont réussi à modifier l'arrangement des atomes de carbone en un maillage. Un maillage comprenant notamment des hexagones, des carrés et des octogones. Ils ont même pu le faire tout en veillant à ce que le matériau n'ait toujours qu'un seul atome d'épaisseur.
Les chercheurs ont constaté que les allotropes de carbone atomiquement minces ont des propriétés électriques très différentes. Si vous prenez des nanorubans de graphène de largeur similaire, alors ils sont typiquement semi-conducteurs. Et ce biphenylene est plus facilement un métal, selon Peter Liljeroth, professeur au département de physique appliquée de l'université d'Aalto. Ils ont mis en œuvre le réseau de biphenylene de 21 atomes de large en utilisant la spectroscopie par effet tunnel.
Les chercheurs suggèrent que l'analyse d'échantillons à plus grande échelle peut aider à montrer si une anode en biphénylène pourrait augmenter l'efficacité des batteries lithium-ion. Ces batteries couramment utilisées dans les téléphones portables et les véhicules électriques.
« Si vous avez du biphénylène en vrac ou multicouche… alors il existe des prédictions théoriques selon lesquelles la capacité de stockage du lithium devrait être plus élevée. Elle devrait ausi être beaucoup plus élevée que pour le graphène », a déclaré le Dr Liljeroth.
Réseau de biphénylène : un matériau très prometteur
Le principal défi dans la mise en œuvre des réseaux de biphénylène est la précision du processus de synthèse. Un processus qui consiste notamment à assembler des bandes ou des rubans de biphénylène de qualité suffisante pour former des feuilles plus grandes, sans que certaines parties du matériau ne se transforment en graphène.
La conductivité électrique de ces matériaux permet de former des fils conducteurs pour l'électronique à la plus petite échelle. Les fils constitués de métaux tels que le cuivre se dégradent généralement à des épaisseurs atomiques par un processus d'électromigration. Un matériau comme le biphénylène permet d'éviter ces difficultés.
« C'est l'un des problèmes que l'on doit surmonter ou résoudre. Et les matériaux à base de carbone sont assez bons à cet égard », a déclaré le professeur Liljeroth.
« Je dirais qu'il y a beaucoup de potentiel… maintenant qu'ils ont montré que ces structures sont réalisables, qu'elles sont stables, du moins dans ces conditions », a déclaré le professeur Roman Fasel, qui dirige le laboratoire nanotech@surfaces au Laboratoire fédéral suisse pour la science et la technologie des matériaux (EMPA).
Selon lui, cette approche est difficile à mettre à l'échelle. « L'une des directions possibles est d'optimiser la synthèse pour obtenir un réseau 2D de grande surface, par exemple pour des électrodes et d'autres choses de ce genre. Mais l'autre serait de trouver un moyen de fabriquer des nanorubans bien définis, c'est-à-dire simplement la variante 1-D du matériau », a-t-il déclaré.
« Dans certains cas, un nouveau matériau ouvre la voie à quelque chose qu'il n'était tout simplement pas possible de faire avec la technologie existante. Il peut alors percer plus rapidement », a déclaré le professeur Liljeroth. Mais je ne sais pas pour le biphénylène — nous devrons voir cela.
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