Détails physiques de la surface du mica étudiés à l’échelle atomique

Les derniers mystères du mica

Structure atomique du mica et photo prise par un microscope à force atomique. Crédit : Université de technologie de Vienne

À première vue, le mica est quelque chose d’assez banal : c’est un minéral commun, que l’on trouve par exemple dans le granit, et qui a été largement étudié d’un point de vue géologique, chimique et technique.

On pourrait penser que rien de nouveau ne peut être découvert à partir d’un matériau aussi quotidien. Mais maintenant, une équipe de l’Université de technologie de Vienne a présenté une étude dans la revue Communication Natureexpliquant la distribution des ions potassium sur le mica surface. Les détails physiques de la surface du mica n’ont jamais été étudiés sur un échelle atomiqueet cette information est importante pour la recherche sur l’électronique avec des matériaux 2D.

Couches atomiquement minces

Les matériaux 2D en couches atomiquement minces sont actuellement l’un des sujets les plus étudiés dans le domaine. la science des matériaux. Certains matériaux, tels que le graphène et bisulfure de molybdènese composent d’une seule ou de quelques couches d’atomes, ce qui conduit souvent à des propriétés inhabituelles.

En un sens, le mica est un matériau 2D naturel : il se compose de couches atomiquement minces qui peuvent contenir différents atomes selon le type de mica : l’oxygène est toujours présent, souvent du silicium, souvent du potassium ou de l’aluminium également. La structure en couches du mica est également la raison de son éclat caractéristique – vous pouvez souvent voir un spectre de couleurs, semblable à une fine couche d’huile sur une flaque d’eau.

Ions potassium dans l’ultravide

La couche la plus externe de mica est difficile à examiner car elle est rapidement contaminée par les atomes et les molécules de l’air. Les chercheurs ont imagé la surface du mica dans un ultra-videà l’aide d’un nouveau type de microscope à force atomique à l’Université de technologie de Vienne.

“Nous avons pu voir comment les ions potassium sont distribués à la surface”, explique Giada Franceschi, la première auteure de l’article actuel, qui travaille dans l’équipe du professeur Ulrike Diebold. “Nous avons également pu mieux comprendre les positions des ions d’aluminium sous le Couche de surface– c’est une tâche particulièrement difficile expérimentalement.”

Les images montrent que le ions potassium ne sont pas répartis au hasard sur la surface, comme on le supposait précédemment, mais sont disposés en minuscules motifs. Ces distributions pourraient également être calculées à l’aide de simulations informatiques.

Isolateur adapté pour l’électronique 2D

Ce travail pourrait être important pour, entre autres, les tentatives d’utilisation de matériaux 2D tels que le graphène pour circuits électroniques. Des isolants appropriés sont nécessaires pour cela, et le mica est un candidat très évident.

“Les propriétés de surface du mica joueront un rôle crucial dans ces composants électroniques”, explique Giada Franceschi.

Plus d’information:
Giada Franceschi et al, Résoudre l’ordre intrinsèque à courte portée des ions K + sur le mica muscovite clivé, Communication Nature (2023). DOI : 10.1038/s41467-023-35872-y

Citation: Détails physiques de la surface du mica étudiés à l’échelle atomique (2023, 25 janvier) récupérés le 26 janvier 2023 sur https://phys.org/news/2023-01-physical-surface-mica-atomic-scale.html

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