Un groupe de scientifiques finlandais a réalisé des simulations informatiques qui prédisent l’existence d’une phase liquide 2D, atomiquement mince et autonome.
Liquide bidimensionnel atomiquement fin. Crédit photo : Pekka Koskinen.
Les matériaux 2D étaient considérés comme impossibles jusqu’à la découverte du graphène il y a une dizaine d’années. Cependant, ils n’ont été observés qu’en phase solide, car le mouvement atomique thermique nécessaire aux matériaux fondus brise facilement la membrane mince et fragile.
Par conséquent, l’existence possible d’un liquide plat atomiquement mince était considérée comme impossible.
Aujourd’hui, des physiciens de l’Université de Jyväskylä ont réalisé des simulations de dynamique moléculaire quantique qui prédisent une phase liquide dans des îlots d’or atomiquement minces qui recouvrent les petits pores du graphène.
Selon les simulations, les atomes d’or circulent et changent de place dans le plan, tandis que le gabarit de graphène environnant conserve la planéité de la membrane liquide.
“Ici, le rôle du graphène est similaire aux anneaux circulaires à travers lesquels les enfants soufflent des bulles de savon”, a déclaré le Dr Pekka Koskinen, auteur principal de l’article publié dans le journal. Nanoscale.
“En général, l’existence d’une phase liquide 2D requiert trois conditions. Premièrement, le modèle de pore lui-même doit rester stable à haute température, une condition facilement remplie par le graphène”, écrivent les scientifiques dans leur article.
“Deuxièmement, les interactions entre les bords doivent favoriser la liaison planaire et être suffisamment robustes pour supporter des températures élevées. Nos calculs supplémentaires ont montré que l’interface or-carbone présente une rigidité à la flexion comparable à celle de la membrane d’or 2D, ce qui est suffisant pour maintenir le patch stable sous diffusion d’or.”
“Troisièmement, la membrane elle-même doit présenter une diffusion 2D avant que les fluctuations hors du plan ne deviennent trop importantes et n’entraînent une rupture. “
Actuellement, le liquide plat n’existe que dans les ordinateurs et attend toujours une confirmation expérimentale.
“Malheureusement, les simulations suggèrent que le liquide plat est volatile”, a déclaré le Dr Koskinen.
“Dans les expériences, la membrane liquide pourrait éclater trop tôt, comme une bulle de savon qui éclate avant que l’on puisse l’observer correctement”.
“Mais encore une fois, même le graphène était auparavant considéré comme trop instable pour exister”.
