Une collaboration internationale aboutit à une percée qui pourrait révolutionner les technologies informatiques

Des chercheurs de l’Université Vanderbilt et de l’Université de l’Académie chinoise des sciences ont fait des progrès significatifs dans la compréhension de la corrélation des modèles vibrationnels des atomes au niveau des liaisons chimiques dans les matériaux conducteurs silicium et graphène.

Spectroscopie vibrationnelle des impuretés Si substitutionnelles dans le graphène avec différentes configurations de liaison. (Image par UCAS)

Les schémas vibratoires atomiques sont nécessaires pour comprendre car ils sous-tendent la capacité des matériaux à conduire la chaleur, entre autres choses. La gestion de la chaleur est essentielle pour maintenir les puces derrière les ordinateurs et les téléphones opérationnels. La gestion de la chaleur est également nécessaire pour la nanophotonique, une composante de la nanotechnologie qui comprend de nouveaux dispositifs optiques dans l’infrarouge.

Sokrates Pantelides (Université Vanderbilt)

L’équipe, dirigée par Sokrates T. Pantelides, professeur émérite universitaire de physique et d’ingénierie, William A. et Nancy F. McMinn professeur de physique et professeur de génie électrique, et Wu Zhou, professeur de sciences physiques à l’UCAS, poussent avec succès la sensibilité de spectroscopie vibrationnelle à un seul atome jusqu’à l’extrême de la configuration des liaisons chimiques.

De Liang Bao

Les chercheurs ont mesuré les modèles vibrationnels d’atomes individuels autour des impuretés de silicium dans le graphène, une étape qui peut révolutionner la conception de matériaux et de structures thermoconducteurs qui maintiennent opérationnels les appareils et les batteries alimentant les technologies quotidiennes. Les nouvelles mesures précises des propriétés vibrationnelles du graphène révèlent une nouvelle compréhension du matériau miracle, avec de larges implications pour l’utilisation des graphènes dans tous les dispositifs, des nanoantennes utilisées pour la détection biologique et chimique aux superordinateurs.

De-Liang Bao, chercheur postdoctoral Vanderbilt et co-premier auteur, a été le principal contributeur à la composante théorique de l’article. Les étudiants diplômés de l’UCAS, Mingquan Xu et Aowen Li, ont été les principaux contributeurs au volet expérimental. La bonne corrélation entre les données expérimentales et les calculs quantiques représente une percée dans la compréhension du rôle de la liaison chimique locale dans le contrôle des propriétés vibrationnelles.

Un lien vers un communiqué de presse publié par UCAS contenant plus de détails est ici. L’article, Single-atom vibrational spectroscopy with chemical-bonding sensitive a été publié dans la revue Matériaux naturels.

Le travail à l’Université Vanderbilt a été soutenu par la subvention DE-FG02-09ER46554 du Bureau des sciences de l’énergie du Département américain de l’énergie, des sciences énergétiques fondamentales, de la science et de l’ingénierie des matériaux et la dotation McMinn.