Une synthèse efficace de nanographène hélicoïdal bicouche
Par ses propriétés électroniques, le nanographène à deux feuillets se révèle attractif pour des transistors ou des batteries au lithium plus performants. En collaboration avec un groupe de l'Université Complutense de Madrid, des chercheurs de l'Institut des Sciences Chimiques de Rennes (CNRS/Université de Rennes/ESCR Rennes/ Insa Rennes) ont inventé une structure hélicoïdale qui permet d’en produire efficacement. Ce travail est publié dans Angewandte Chemie International Edition.
Un feuillet de graphène est constitué d'une unique couche d’atomes de carbone agencés en un réseau hexagonal, de type nid d’abeille. Ce matériau présente des propriétés électroniques et mécaniques exceptionnelles comme une très grande mobilité électronique et une grande stabilité à l'échelle nanométrique. Ses dérivés de type nanorubans de graphène ou les systèmes 'multi-feuillets' permettent le passage d'un courant modulable en fonction de la tension appliquée : ils sont attractifs pour la fabrication de transistors potentiellement plus performants que les systèmes actuels à base de silicium. Or la synthèse de systèmes en multi-feuillets, en particulier de systèmes bicouches, est encore mal contrôlée. Des scientifiques de l'Institut des Sciences Chimiques de Rennes (CNRS/Université de Rennes/ESCR Rennes/ Insa Rennes), en collaboration avec l'Université Complutense de Madrid, ont développé une méthode efficace pour préparer une structure hélicoïdale inédite constituée de plusieurs feuillets de type nanographène.
Pour cela, ils ont fusionné deux feuillets de nanographène synthétiques aux extrémités d’une hélice centrale. Ce système enroulé permet de superposer les deux couches de graphène, séparées une distance de 3.6 Å1seulement. Il est également chiral, c’est-à-dire non superposable à son image dans un miroir plan : une propriété qui permet par exemple une interaction avec une lumière polarisée circulairement ou une meilleure solubilité par rapport à des systèmes 2D. Ce nouveau matériau montre également des propriétés d'agrégation à forte concentration, ce qui permet d’envisager de bonnes propriétés de conduction à l'état solide.
Cette structure inédite devrait donner accès à des performances électroniques inédites, notamment de bonnes propriétés de transport d'ions pour le stockage d'énergie, avec des applications potentielles dans le domaine des batteries au lithium.
©Jeanne Crassous
Références
Paul Jameson Evans, Jiangkun Ouyang, Ludovic Favereau, Jeanne Crassous, Israel Fernández, Josefina Perles Hernáez, Nazario Martin
Synthesis of a Helical Bilayer Nanographene
Angewandte Chemie International Edition – Février 2018
DOI: 10.1002/anie.201800798