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Plumbene a enfin été synthétisé grâce à une équipe au Japon

Plumbene a enfin été synthétisé grâce à une équipe au Japon


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Le graphène a un nouveau cousin grâce à un groupe de scientifiques de l'Université de Nagoya. Pour la première fois dans l'histoire, ils ont réussi à synthétiser un matériau autrefois purement théorique appelé Plumbène.

Ce développement pourrait avoir de vastes implications pour les isolateurs topologiques dans un avenir pas trop lointain.

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Qu'est-ce que le plumbène?

Le plumbène est un matériau en nid d'abeille 2D à base de plomb (Pb) qui était, jusqu'à présent, purement théorique. Apparemment similaire au graphène dans sa structure, le Plumbène pourrait fournir un isolant topologique 2-D robuste du futur.

Un isolant topologique est, selon Wikipédia, tout matériau avec «un ordre topologique protégé par symétrie non trivial qui se comporte comme un isolant à l'intérieur mais dont la surface contient des états conducteurs, ce qui signifie que les électrons ne peuvent se déplacer que le long de la surface du matériau».

Contrairement à d'autres (graphène par exemple), le plumbène devrait, selon les chercheurs, être capable de présenter l'effet Hall de spin quantique au-dessus de la température ambiante. Pour cette raison, trouver une méthode fiable et bon marché de synthèse du plumbène a été considéré comme un objectif important de la recherche en science des matériaux.

L'art imite la vie, dit-on

Une équipe de recherche de l'Université de Nagoya a pu créer du Plubmène en recuisant (chauffant et refroidissant lentement) un film de plomb ultramince (Pb) sur du palladium Pd (111). En utilisant cette méthode, ils ont pu créer un matériau de surface avec la structure en nid d'abeilles caractéristique d'une monocouche 2D, comme le révèle la microscopie à effet tunnel (STM).

Mais ils ont également été surpris de constater que sous le Plumbène, un film mince en alliage de palladium-plomb (Pd-Pb) s'est également formé. Ce film avait une structure de bulles rappelant une structure Weaire-Phelan qui divise l'espace en cellules de volume égal avec la plus petite surface totale des murs entre elles.

Ceci, disent les chercheurs, aide à résoudre le "problème Kelvin".

Ce type de structure a tendance à être utilisé pour représenter une mousse idéalisée de bulles de taille égale. La structure a été conçue pour la première fois en 1993 par le physicien du Trinity College de Dublin, Denis Weaire.

Cette structure a également été à l'origine des Jeux Olympiques de Pékin en 2008, le Centre National Aquatique de Pékin, alias "Water Cube".

Le responsable de la recherche, le professeur Junji Yuhara, n'a pas tardé à souligner que ce n'est pas la première fois que l'architecture s'inspire des travaux de scientifiques des matériaux.

"L'architecte Buckminster Fuller a conçu la sphère géodésique pour l'Exposition universelle de 1967 à Montréal, et plus tard le Buckminster Fullerene, C60, a été nommé d'après lui." - il a souligné.

«Le plumbène et le« nano water cube »sont un bel ajout au monde Nano Nature. Les bâtiments des Jeux olympiques de Tokyo 2020, des Jeux olympiques de Paris 2024, Expo 2020 Dubaï, Expo 2023 Buenos Aires, Expo 2025 Osaka, etc. être à nouveau mis à l'honneur en tant que futurs nouveaux matériaux », a-t-il ajouté.

Pourquoi Plumbene est-il important?

Les matériaux 2D qui sont fabriqués à partir d'éléments du groupe 14 du tableau périodique sont largement considérés par les scientifiques des matériaux comme des candidats idéaux comme isolants topologiques.

Le plumbène, par exemple, a suscité beaucoup d'attention car il a la plus grande interaction spin-orbite de tous. Ceci est dû à la structure électronique orbitale de Pb qui devrait donner à Plumbène la plus grande bande interdite d'énergie pour tous les éléments du groupe 14.

La création de ce matériau pourrait avoir des implications importantes pour le développement de futurs isolants topologiques.

«L'avènement de Plumbene», remarque le professeur Yuhara, «est attendu depuis longtemps, et intervient après la création de Silicene en 2012, Germanene en 2014 et stanene en 2015. Cela va certainement lancer une ruée vers les candidatures. - dit Yuhara.

Cette étude a été initialement publiée plus tôt ce mois-ci dans la revueMatériaux avancés.


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