Les matériaux bidimensionnels suscitent un grand intérêt en raison de leur potentiel dans les domaines de l'électronique et de l'optoélectronique, mais de nombreux matériaux hautement réactifs se dégradent rapidement à l'air, ce qui entrave l'étude approfondie de leur structure fondamentale. Des chercheurs de l'Institut national du graphène de l'Université de Manchester ont récemment réalisé une avancée en utilisant une technique d'étanchéité au graphène, permettant pour la première fois l'imagerie à résolution atomique de monocouches de diiodures de métaux de transition.

Les dihalogénures de métaux de transition sont une classe de matériaux aux propriétés uniques mais extrêmement instables, dont les caractéristiques prédites les rendent adaptés aux dispositifs de nouvelle génération. Cependant, leur réaction rapide au contact de l'air rend leur caractérisation fondamentale difficile. L'équipe a réussi à protéger efficacement ces matériaux sensibles en créant des échantillons pour microscopie électronique en transmission encapsulés dans du graphène, prolongeant ainsi leur stabilité à l'air de quelques secondes à plusieurs mois. Ces résultats ont été publiés dans la revue « ACS Nano ».

Le cœur de cette technique découle d'une amélioration de la méthode de transfert par timbre inorganique précédemment rapportée par l'équipe dans « Nature Electronics ». Le Dr Wendong Wang, qui a participé au développement de la technique, a déclaré : « Au début, manipuler ces matériaux était presque impossible car ils étaient complètement détruits après quelques secondes d'exposition à l'air, et les méthodes de préparation traditionnelles ne pouvaient tout simplement pas être appliquées. Notre méthode protège l'échantillon sans aucune étape de transfert inutile. Pouvoir préparer des échantillons qui peuvent non seulement être conservés pendant des heures, mais aussi pendant des mois, et être transférés internationalement entre différentes institutions, résout un goulot d'étranglement majeur dans le domaine de la recherche sur les matériaux 2D. »

Le Dr Gareth Tait, responsable de l'analyse d'imagerie, a souligné : « Une fois que nous avons pu préparer des échantillons stables, nous avons pu faire des observations intéressantes sur ces matériaux, notamment en identifiant des variations structurelles locales étendues dans les échantillons les plus minces, la dynamique des défauts atomiques et l'évolution de la structure des bords. » Le professeur Roman Gorbachev, qui a dirigé la recherche, a ajouté : « Ce qui me passionne le plus, c'est que cette étude ouvre des domaines scientifiques auparavant inaccessibles. Nous savions théoriquement que de nombreux matériaux 2D réactifs présentent des performances exceptionnelles en électronique, optoélectronique et applications quantiques, mais nous n'avions pas été en mesure d'obtenir des échantillons stables en laboratoire pour vérifier ces prédictions. »

La technique d'étanchéité au graphène fournit une méthode universelle pour observer la structure atomique et le comportement des défauts de divers matériaux 2D hautement réactifs. Cette capacité de préparation d'échantillons stables et d'imagerie contribuera à faire progresser l'exploration et l'application de ces matériaux dans les futures technologies électroniques, optoélectroniques et quantiques.

Détails de la publication : Auteurs : Wendong Wang et al., Titre : « Atomic Imaging of 2D Transition Metal Diiodides », Publié dans : ACS Nano (2026). Informations sur les revues : ACS Nano, Nature Electronics