Koter Info - La Gazette de LLN-WSL-UCL

Une chaîne d’atomes de carbone

conduit-elle l’électricité ?

 

Dans une étude publiée dans Nature Communications, des chercheurs UCL expliquent le comportement électronique de chaînes d’atomes de carbone sous contrainte.

 

Le carbone est capable de former de nombreuses structures comme le diamant, le graphite, ainsi que de nombreuses nanostructures (fullerènes, nanotube, graphène…), mais aussi des chaînes atomiques. Lorsque la chaîne de carbone est libre de toutes contraintes, les atomes sont séparés par une distance identique (structure cumulène) engendrant une délocalisation parfaite des électrons et donc une conductivité de type métallique. Au contraire, lorsque la chaîne est sous contrainte mécanique, cette dernière stabilise une distorsion de sa structure atomique (distorsion de Peierls), engendrant une alternance de liaisons courtes et longues (structure polyyne), rendant la chaîne semiconductrice.

 

Dans le cadre d’une collaboration avec des chercheurs de l’Université de Strasbourg, les structures cumulene et polyyne ont pu être identifiées pour la première fois en mesurant in situ des courbes courant/tension (I/V) de chaînes individuelles à l’intérieur d’un microscope électronique à transmission. Le Dr A.R. Botello-Méndez et le Prof. J.-C. Charlier (Institut IMCN, UCL) ont pu expliquer quantitativement le comportement électronique de ces chaînes de carbone sous contrainte grâce aux simulations ab initio.

 

En effet, en augmentant la contrainte mécanique dans la chaîne, la structure cumulène se transforme en polyyne, engendrant une transition métal – semiconducteur dont la bande interdite, et donc les propriétés électriques, est directement proportionnelle à la contrainte appliquée.

 

Une modélisation du transport quantique a également révélé l’importance des contacts sur la conductivité électrique de la chaîne. Les simulations permettent en effet d’expliquer certains comportements rectificateurs (courbe I/V asymétrique) observés lorsque les contacts sont de natures différentes, suggérant la possibilité d’utiliser ces chaînes de carbone comme Diode Schottky. Une des utilisations de ce type de diodes consiste à protéger les entrées des composants sensibles aux décharges électrostatiques.

 

Cette recherche vient d’être publiée ce lundi 30 mars 2015 dans la revue Nature Communications.

 

A. La Torre, A.R. Botello-Méndez, W. Baaziz, J.-C. Charlier, F. Banhart, Strain-induced metal-semiconductor transition observed in atomic carbon chains, Nature Communications6, 7636 (2015) -- DOI:10.1038/ncomms7636 (2015).

 

Dans une étude publiée dans Nature Communications, des chercheurs UCL expliquent le comportement électronique de chaînes d’atomes de carbone sous contrainte.

 

 

 

Par l’Université catholique de Louvain – mars 2015.