Le graphène est un matériau bidimensionnel, composé d'atomes de carbone disposés sur une grille en nid d'abeille, et c'est un excellent conducteur électrique.

Si on superpose deux feuillets de graphène et qu'on les tourne légèrement l'un par rapport à l'autre, on obtient des figures de moiré qui peuvent être associés à de nouvelles propriétés électroniques. En particulier, pour un angle voisin de 1,08°, ce graphène bicouche devient supraconducteur. Or les modèles atomistiques classiques ne permettent pas de l'expliquer complètement.

Des distorsions d'empilement décrites par des dislocations

Des chercheurs de l'Irig et de l'Université de l'Illinois (États-unis) ont exploré une voie alternative pouvant expliquer la supraconductivité du graphène bicouche, sans augmenter la complexité de leur modèle.

Ils ont d'abord observé le comportement du graphène bicouche, en fonction de l'angle de rotation entre les deux feuillets

• Pour les très petits angles, l'empilement des deux grilles se déforme essentiellement dans son plan pour minimiser l'énergie de l'ensemble.
• Pour les valeurs angulaires intermédiaires (dont 1,08°), l'empilement présente une déformation non seulement dans son plan mais également en dehors.
• Pour les très grands angles, aucune déformation n'est observée.

Ils ont pu reproduire ces distorsions d'empilement à l'aide d'un modèle de mécanique des​ dislocations, un outil classique en sciences des matériaux qui permet habituellement d'interpréter la déformation plastique. Et en particulier, ils montrent que la déformation hors du plan provient d'une famille de dislocations absente de la description atomistique utilisée jusque-là : des dislocation « coin » (baptisées par analogie avec le coin des menuisiers) qui se combinent désormais aux dislocations « vis » pour produire des dislocations « hélicoïdales ».

Ainsi, en reliant la distorsion d'empilement à une structure classique de dislocation hélicoïdale, ils déterminent une déformation complexe des feuillets de graphène qui conduit finalement à des propriétés électroniques compatibles avec la survenue de la supraconductivité.