Fonctionnalisation contrôlée sur un graphène sans défaut

21 avril 2017

Résultats scientifiques Matériaux

Le graphène présente une conductivité électrique exceptionnelle ce qui le rend particulièrement attractif pour son utilisation en nanoélectronique. Les recherches actuelles visent à introduire de nouvelles fonctionnalités à ce matériau tout en préservant ses propriétés de transport. Par exemple, si l’on parvient à greffer sur sa surface une molécule présentant des groupements chimiques susceptibles de réagir spécifiquement avec une autre molécule, un gaz par exemple, on peut transformer le graphène en capteur chimiquement sélectif. Problème : le graphène est inerte et donc difficilement fonctionnalisable. Il était communément admis jusqu’à présent qu’un greffage covalent du graphène ne pouvait se faire qu’en présence de défauts qui jouent le rôle de sites de greffage, défauts qui, hélas, réduisent sa conductivité électrique.

Des chercheurs de l’Institut de science des matériaux de Mulhouse (CNRS/UHA)(*) ont montré par des études de microscopie champ proche et spectroscopie de photoélectrons X et UV résolues en angle, associées à des simulations numériques, qu’il était possible de greffer de façon covalente un nouveau type de molécules « Fluorinated Maléimides » sur du graphène sans défaut pré-existant, tout en contrôlant parfaitement les sites de greffage. Ils ont mis au point une réaction lente qui a lieu spontanément à température ambiante et dans des solvants conventionnels. Cette étude, qui fait l’objet d’un article dans ACS Nano, ouvre des perspectives dans la fonctionnalisation contrôlée du graphène tout en conservant ses propriétés de conduction exceptionnelles.

(*) En collaboration avec le Centre d’élaboration de matériaux et d’études structurales de Toulouse, l’ENS-Paris, le Laboratoire de physique théorique de Saclay, l’Université d’Uppsala en Suède et de Freiburg en Allemagne.