Les propriétés des matériaux bidimensionnels (2D) peuvent être modifiées en empilant plusieurs couches comme un LEGO®. On peut ainsi obtenir de nouvelles propriétés optiques ou électroniques. Ce type d’empilement laisse bien plus de place à la créativité qu’un jeu de LEGO® car les briques de bases (les couches atomiques de matériaux) peuvent être empilées avec plus de liberté. Les couches peuvent par exemple être tournées les unes par rapport aux autres ce qui peut avoir des effets spectaculaires comme l’apparition de la supraconductivité qui a été observée dans une empilement de deux couches de graphènes tournées l’une par rapport à l’autre d’un angle dit ‘magique’ !
Une autre possibilité qui n’est pas faisable en LEGO® est la déformation d’une brique avant l’empilement. C’est ce qu’a étudié l’équipe de Vincent Renard maître de conférence à l’Université Grenoble-Alpes en collaboration avec le CEA et l’Université de Cergy-Pontoise. Cette équipe a observé qu’empiler deux couches de graphène avec une déformation différente transforme radicalement les propriétés électroniques de l’empilement ; qui plus est, pour une déformation relative très faible. Les changements observés suggèrent une physique proche de celle observée à l’angle magique.
Plus généralement la démonstration de la sensibilité des matériaux 2D à ce nouveau type d’ingénierie de déformations pourrait s’avérer très utile dans l’étude des matériaux 2D et leurs applications.
Sur la gauche deux couches tournées sans déformation. La super structure (appelée moiré) résulte du chevauchement des deux réseaux atomiques.
Sur la droite, la couche supérieure a été déformée de 10% dans le sens horizontal. Cela déforme le moiré et a un effet important sur les propriétés électroniques du système. Dans l'étude expérimentale, une déformation de 0,36% modifie seulement complètement les propriétés électroniques.
Cet article a été sélectionné comme fait marquant par la revue Physics de la Société Américaine de Physique.