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Ne l'appelez pas graphène, appelez-le "goldène" : il s'agit du nouveau matériau obtenu grâce à une technique de forge japonaise particulière

Un nouveau matériau, baptisé "goldène", vient d'être créé par des chercheurs suédois. Combinant la structure du graphène avec de l'or, cette découverte fortuite, issue d'une technique ancestrale de forge japonaise, ouvre de nouvelles perspectives dans divers domaines tels que l'environnement et l'énergie.

Le goldène, découverte fortuite grâce à une technique de forge japonaise

Le graphène, longtemps présenté comme le matériau du futur, n'a pas encore tenu toutes ses promesses. Malgré des applications prometteuses, notamment dans le domaine des haut-parleurs, son potentiel semble s'être quelque peu érodé. Mais le principe de base reste intéressant, et des chercheurs de l'Université de Linköping , en Suède, ont réussi à combiner la structure du graphène avec de l'or, donnant naissance à un nouveau matériau : le goldène.

Le goldène, contraction des mots anglais "gold" (or) et "graphene" (graphène), partage une structure similaire à celle du graphène, cette substance composée de fines couches d'atomes de carbone pur disposées en hexagones. Réputé pour sa résistance, sa flexibilité, sa transparence et sa légèreté, le graphène trouve un écho doré dans le goldène, où les atomes de carbone sont remplacés par des atomes d'or.

L'obtention du goldène est le fruit d'une coïncidence. Les chercheurs suédois travaillaient initialement sur un matériau tridimensionnel où l'or était incrusté entre des couches de titane et de carbone, destiné à d'autres applications. En exposant ce matériau à de hautes températures, ils ont constaté que la couche de silicium était remplacée par de l'or au sein du matériau de base, un phénomène appelé intercalation.

L'étape suivante consistait à extraire cette fine couche d'or. Pour cela, les chercheurs ont fait appel à une technique ancestrale de la forge japonaise : le réactif de Murakami. Ce composant, utilisé depuis des siècles pour éliminer les résidus de carbone et modifier la couleur de l'acier, a permis de graver le matériau et d'isoler la couche d'or.

Un procédé délicat et prometteur

Le processus de gravure, réalisé dans l'obscurité pour éviter la dissolution de l'or, a nécessité de nombreux ajustements. Les chercheurs ont dû jouer sur la concentration du réactif et la durée du processus pour obtenir des résultats satisfaisants. L'ajout d'un tensioactif a ensuite permis de stabiliser les fines couches d'or obtenues, formant une solution comparable à des flocons de maïs dans du lait.

Les applications potentielles du goldène sont multiples. Sa structure atomique unique pourrait être exploitée dans la conversion du dioxyde de carbone, la catalyse de l'hydrogène et la purification de l'eau. De plus, le goldène pourrait permettre de réduire la quantité d'or nécessaire dans les applications actuelles, un avantage non négligeable compte tenu du coût élevé de ce métal précieux.

Bien que les recherches soient encore à un stade précoce, le goldène ouvre de nouvelles perspectives dans le domaine des matériaux. Ses propriétés uniques pourraient révolutionner des secteurs aussi variés que l'environnement, l'énergie ou l'électronique. Reste à voir si le goldène saura, à l'instar de son cousin le graphène, susciter l'engouement et transformer les promesses en réalités concrètes.

Auteur: Internet

Info: https://www.jeuxvideo.com/ - nicoln, 21 05 2024

[ aurum ]

nanomonde

Pour la première fois, des physiciens observent des tourbillons d’électrons !

À l’instar de ce tourbillon d’eau, il peut exister des tourbillons d’électrons sous certaines conditions.

Des chercheurs du MIT aux États-Unis et de l’Institut Weismann en Israël ont réussi à apercevoir ce phénomène pour la première fois ! Prévu depuis de longues années, mais jamais observé, ce comportement caractéristique des fluides pourrait servir à la mise au point de systèmes électroniques à très basse consommation.

Qu’est-ce que des tourbillons d’électrons ?

Les tourbillons d’électrons observés par les scientifiques se comportent comme des fluides. Un fluide est constitué de particules pouvant s’écouler librement et peut être un liquide, un gaz et un plasma.

Un fluide est caractérisé par une grande mobilité de ses molécules. Celles-ci peuvent se mouvoir sans être limitées à une position précise comme dans les solides. Bien que tous les fluides soient compressibles, les gaz le sont beaucoup plus que les liquides et les plasmas. Les molécules des fluides sont maintenues entre elles par des forces d’interactions faibles. Elle sont appelées forces de Van der Walls qui assurent leur cohésion au sein du fluide.

L’eau reste le fluide le plus abondant sur Terre capable de s’écouler librement pour former les ruisseaux, les rivières et de vastes étendues d’eau. Telles que les lacs, les mers et les océans par exemple. Ces masses d’eau sont sujettes à la formation de courants, de vagues et de tourbillons.

On pourrait se demander si un courant électrique constitué d’un ensemble d’électrons en mouvement peut se comporter comme un fluide. Dans des conditions normales, les électrons qui sont infiniment plus petits que des molécules d’eau sont influencés par leur environnement. Par exemple le métal qu’ils traversent. Et  ils ne se comportent pas comme un fluide.

Cependant, la théorie prévoit depuis bien longtemps qu’à des températures très basses proches du zéro absolu (-273 °C), les électrons peuvent s’écouler à la manière d’un fluide pour autant que le matériau dans lequel ils circulent soit pur et sans aucun défaut. Jusqu’à aujourd’hui, cette théorie n’avait jamais été observée.

Les électrons peuvent former un fluide visqueux

Normalement, lorsque des électrons circulent au sein d’un matériau conducteur tel qu’un fil de cuivre, ou dans un matériau semi-conducteur comme le silicium, leur trajectoire est influencée par la présence d’impuretés au sein du matériau. Les vibrations des atomes qui composent le matériau conducteur ou semi-conducteur influencent aussi la trajectoire et le déplacement des électrons. Chaque électron se comporte alors comme une particule individuelle.

Par contre, dans un matériau d’une très grande pureté, dans lequel toutes les impuretés auraient été supprimées, les électrons ne se comportent plus comme des particules individuelles. Ils agissent alors comme des particules quantiques, chaque électron captant les comportements quantiques de ses congénères. Les électrons se déplacent ensemble et forment ce que les physiciens appellent un fluide électronique visqueux.

Il y a quelques années des chercheurs de l’université de Manchester en Angleterre avaient déjà prouvé que des électrons étaient capables de se comporter en fluide. Ceci en réalisant une expérience avec du graphène. Ce matériau est un simple feuillet constitué uniquement d’atomes de carbone disposés suivant un motif hexagonal et de l’épaisseur d’un atome. En faisant passer un courant électrique dans un mince canal "creusé" dans ce matériau, ils se sont rendu compte que la conductance des électrons était bien supérieure à la conductance des électrons libres. Les électrons s’écoulaient donc comme un fluide régulier.

L’une des caractéristiques les plus étonnantes d’un fluide comme l’eau est sa capacité à produire un tourbillon lorsqu’elle s’écoule. Les chercheurs du MIT et de l’institut Weismann ont tenté de découvrir si les électrons peuvent aussi s’écouler sous la forme de tourbillons.

Pour le vérifier, les chercheurs ont utilisé du ditelluride de tungstène de formule chimique WTe2, un composé semi-métallique extrêmement pur et présentant des propriétés quantiques lorsqu’il est épais de seulement un atome. Pour effectuer une comparaison avec un métal ordinaire, ils ont utilisé de fines paillettes d’or.

Ils ont gravé dans les fines paillettes de ditelluride de tungstène et dans celles d’or, un fin canal relié, au niveau de la moitié du canal, à deux chambres circulaires situées de part et d’autre du canal. Ces deux systèmes ont ensuite été placés à une température de -268,6 °C, proche du zéro absolu, puis les canaux ont été soumis au passage d’un courant électrique.

En réalisant des mesures en différents points, les chercheurs se sont rendu compte que dans l’or, le flux d’électrons se dirigeait toujours dans la même direction, que ce soit dans les deux chambres adjacentes et dans le canal.

Par contre, dans le ditelluride de tungstène, les électrons se sont mis à former des tourbillons dans les deux chambres circulaires en inversant leur direction. Puis sont revenus dans le canal central.

Ces résultats très encourageants sont probablement le signe d’un nouveau type d’écoulement hydrodynamique dans des cristaux très fin  d’une grande pureté. Cela ouvre la voie à la création de nouveaux dispositifs électronique nécessitant de faibles puissances de fonctionnement.

Auteur: Internet

Info: https://www.science-et-vie.com, 6 fév 2023, Source, revue Nature, juillet 2022 : Aharon-Steinberg, A., Völkl, T., Kaplan, A. et al.,”Direct observation of vortices in an electron fluid », Nature, 607, 74–80 (2022), https://doi.org/10.1038/s41586-022-04794-y

[ fermion(s) ] [ aquosité ] [ hydrodynamique ]