Une équipe de recherche de l’Université de technologie et de design de Singapour a publié une étude révélant le mécanisme de la transition métallique des matériaux bidimensionnels en bismuth sous pression. L’étude découvre que l’application d’une légère pression sur des matériaux bidimensionnels en bismuth d’épaisseur angström peut les faire passer d’un état semi-conducteur à un état conducteur métallique, offrant une nouvelle idée pour le développement de dispositifs nanoélectroniques.

L’équipe de recherche a découvert via des simulations de théorie fonctionnelle de la densité que, lorsque une monocouche de bismuth est compressée par les matériaux environnants, sa structure atomique se réarrange d’une configuration ondulée à une configuration complètement plate. La chercheuse postdoctorale de l’Université de technologie et de design de Singapour, le Dr Wang Shuhua, a indiqué : « Une fois que la feuille de bismuth devient complètement plate, les états électroniques se chevauchent, et le matériau conduit soudainement l’électricité comme un métal. Cette transition est entièrement pilotée par la pression mécanique. » Cette découverte explique le phénomène expérimental rapporté en 2025 dans la revue Nature, où le bismuth intercalé entre des couches de disulfure de molybdène présente des caractéristiques métalliques contraires aux prédictions théoriques.

Les chercheurs ont ensuite construit un modèle de structure hétérogène à trois couches MoS₂-Bi-MoS₂, découvrant un phénomène de contact ohmique sélectif par couche. Cette structure hétérogène bidimensionnelle montre qu’une couche de disulfure de molybdène forme un contact à faible résistance avec le bismuth métallique, tandis que l’autre forme une barrière à haute résistance. En appliquant un champ électrique vertical, un commutateur contrôlable du contact ohmique entre les couches peut être réalisé.