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Résultat scientifique | Matériaux

Comment les ions rapides découpent et plient


​Par l'étude de systèmes modèles, des physiciens de l'Iramis approfondissent les mécanismes à l'œuvre lors de l'irradiation aux ions « rapides » d'une surface cristalline. Des faisceaux d'ions, qui peuvent être fournis par de petits accélérateurs, permettent de travailler des surfaces à l'échelle atomique, et notamment de réaliser des découpes ou des pliages de qualité sur une couche monoatomique de disulfure de molybdène (MoS2) ou de graphène.
Publié le 1 septembre 2017
​Comment les ions rapides interagissent-ils avec la matière ? En pénétrant dans un matériau, ils excitent des électrons sur leur passage jusqu'à ce qu'ils soient brutalement arrêtés dans la matière. Un cristal peut ainsi être chauffé localement en créant une zone de « désordre » appelée trace latente, de forme cylindrique. Lorsque l'incidence des ions est faible, les traces latentes restent proches de la surface qui peut donc être aisément modifiée.  

L'irradiation aux ions rapides de monocristaux de MoS2 ou de titanate de strontium (SrTiO3) conduit à la formation de série de « bosses » alignées, ce qui a pu être reproduit par les simulations des chercheurs. L'irradiation d'une couche ultramince de MoS2 déposée sur du verre  peut, quant à elle, découper la couche ! Mais découpe et pliage des bords de coupe ne peuvent se produire que si la trajectoire des ions est alignée selon un axe cristallographique de MoS2. Dans le cas du graphène, découpes et pliages se produisent spontanément quelle que soit l'orientation du faisceau d'ions.

Ces travaux du Cimap (Caen) ont été réalisés avec l'Université de Duisburg-Essen (Allemagne), l'Université de Pennsylvanie (États-Unis) et l'Université de Vienne (Autriche). 

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