Un matériau bidimensionnel, parfois appelé matériau monocouche ou matériau 2D, est un matériau constitué d'une seule couche d'atomes ou de molécules.
Depuis l'isolement du graphène (une seule couche de graphite) en 2004, beaucoup de recherches ont été réalisées pour isoler d'autres matériaux bidimensionnels en raison de leurs caractéristiques inhabituelles et pour une potentielle utilisation dans des applications telles que le photovoltaïque, les semi-conducteurs et la purification de l'eau. Les matériaux bidimensionnels (2D) constitués de cristaux d’une épaisseur de quelques atomes, présentent des propriétés remarquables par rapport à leurs homologues tridimensionnels (3D) en vrac.
Spécificités Ces matériaux se distinguent de leurs homologues en 3D par des proprétés particulières, et notamment par une meilleure conductivité électrique, une flexibilité accrue, des bandes interdites modulables et une aptitude supérieure à la miniaturisation des dispositifs électroniques. Ces caractéristiques les rendent prometteurs pour le développement de systèmes avancés tels que les dispositifs de calcul neuromorphique et les architectures de calcul en mémoire, utiles pour l'intelligence artificielle.
Classification Les matériaux bidimensionnels peuvent généralement être classés en deux groupes : formes allotropiques élémentaires de divers éléments : suffixe -ène ; composés (généralement composés de deux éléments) : suffixes -ane ou –ure.
Formes allotropiques élémentaires
Colonne du tableau périodique Matériau bidimensionnel Allotropie Représentation graphique Date de préparation Colonne 13 Borophène Allotrope du bore 150px 2015 Colonne 14 Graphène Allotrope du carbone 150px 2004 Silicène Atom-Thick Silicon Makes Crazy-Fast Transistors, MIT Technology review website Allotrope du silicium 150px 2012 Germanène Allotrope du germanium 150px 2014 Stannène Feng-feng Zhu, Wei-jiong Chen, Yong Xu, Chun-lei Gao, Dan-dan Guan, Can-hua Liu, Dong Qian, Shou-Cheng Zhang & Jin-feng Jia, Epitaxial growth of two-dimensional stanene, Nature Materials 14, 1020–1025 (2015) doi:10.1038/nmat4384, received 15 April 2015, accepted 07 July 2015, published online 03 August 2015 Allotrope de l'étain 2015 Colonne 15 (pnictogène) Phosphorène Allotrope du phosphore 2014
Composés Graphane (2009)D. C. Elias and al. (2009). "Control of Graphene's Properties by Reversible Hydrogenation: Evidence for Graphane". Science 323 (5914): 610. Dichalcogénures de métaux de transition : un métal de transition tel que le molybdène ou le tungstène lié à deux atomes d'un élément de la colonne 16 (chalcogène) tel que le soufre ou le sélénium : Disulfure de molybdène (2008) Nitrure de bore hexagonalAnnick Loiseau, Les fullerènes, nouvelle forme du carbone, Pour la science, Novembre 2017. MBenes.
Références
Catégorie:Nanomatériau Catégorie:Matériau semi-conducteur