Récemment, l'équipe de Gao Libo et Yuan Guowen de l'École de physique de l'Université de Nanjing en Chine, en collaboration avec des chercheurs de l'Université du Sud-Est, de l'Université de l'Académie chinoise des sciences, entre autres, a réussi à réaliser une adsorption stable de gaz nobles sur la surface du graphène dans des conditions de température ambiante et de pression atmosphérique. Ces résultats de recherche ont été publiés dans la revue National Science Review  sous le titre « Ripple-assisted adsorption of noble gases on graphene at room temperature ».

L'étude révèle un nouveau mécanisme appelé « adsorption assistée par ondulations », dominé par les ondulations nanométriques intrinsèques des matériaux stratifiés. Le graphène à l'état libre n'est pas parfaitement plat, mais présente de légères structures ondulées. Ces ondulations augmentent la courbure locale, renforçant ainsi l'interaction entre les atomes de gaz nobles et les atomes de carbone, permettant une adsorption stable.

En utilisant un microscope à effet tunnel, l'équipe a observé pour la première fois directement des atomes de xénon formant une structure cristalline compacte sur la surface du graphène, avec un espacement interatomique d'environ 6,8 Å. Les atomes d'argon et d'hélium s'arrangent quant à eux en dimères périodiques. Le processus d'adsorption est hautement réversible : lorsque la température atteint environ 300 °C, les gaz se désorbent complètement et la structure du graphène reste intacte.

Ce mécanisme d'adsorption ne s'applique pas seulement au graphène, mais peut être étendu à divers matériaux stratifiés tels que le disulfure de molybdène et les nanotubes de carbone monofeuillet. Après l'adsorption des gaz, les propriétés électriques, supraconductrices et optiques des matériaux changent de manière significative, mais elles retrouvent leur état initial après désorption, démontrant une bonne contrôlabilité.

Cette recherche offre de nouvelles perspectives pour les domaines du stockage, de la séparation et de la catalyse des gaz, dépassant les limites des mécanismes d'adsorption traditionnels. Le travail a bénéficié du soutien de plusieurs projets, notamment du Fonds national pour les sciences naturelles de Chine et du Fonds pour les sciences naturelles de la province du Jiangsu, et a été réalisé grâce aux plateformes de l'École de physique de l'Université de Nanjing, entre autres.