Une publication prestigieuse dans Nature Nanotechnology pour deux chercheurs de l’UNamur
Contrairement à ce que l’on croit voir, les matériaux à deux dimensions (2D) ne sont pas plats. Une équipe de chercheurs internationaux, dont deux chercheurs de l’UNamur, ont démontré qu’il est possible de se servir de leur rugosité. Explications.
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Le graphène, avec son unique couche d’atomes de carbone, est le plus célèbre des matériaux 2D. Son étude a ouvert des nouveaux champs de recherche associés à ses propriétés particulières, notamment dans le domaine de l’optique. Il s’agit notamment de conducteurs transparents, les « touch screen » par exemple. En effet, le graphène est transparent. Et il le reste, quelle que soit la fréquence de lumière visible utilisée.
Les méthodes expérimentales de synthèse ont habituellement pour objectif de fabriquer les couches les plus plates possibles. Des chercheurs de l’Institute of Technical Physics and Materials Science (MFA – Budapest, Hongrie) ont cependant obtenu des résultats expérimentaux portant sur les réponses optiques du graphène rugueux. « Cette étude numérique cadrait parfaitement avec les compétences développées par Bruno Majérus durant la première partie de sa thèse en tant qu’assistant », nous confie le Professeur Luc Henrard, co-auteur de cet article et promoteur de Bruno Majérus.
Une collaboration qui a traversé plusieurs générations
« Laszlo Biro est venu comme chercheur invité à Namur dans les années 90 », poursuit le chercheur. « Il est ensuite devenu responsable du laboratoire hongrois et des échanges scientifiques ont eu lieu régulièrement avec les équipes de Jean-Pol Vigneron (biophotonique) et de Philippe Lambin (matériaux 2D). Un chercheur hongrois du MFA, Peter Vancso, a réalisé un postdoc à l’UNamur entre 2016-2018 et est maintenant collaborateur scientifique à l’UNamur. C’est par son intermédiaire que l’équipe de Levente Tapaszto (le nouveau responsable du laboratoire) a proposé cette collaboration. »
L’équipe hongroise suggéraient d’adapter les réponses optiques du graphène en amplifiant les ondulations du matériau par un traitement thermique. Les résultats des expériences, analysées par spectroscopie Raman exaltée en surface SERS (voir définition ci-dessous) et de ceux des simulations sont prometteurs. Bruno Majérus, également co-auteur de cet article, explique : « Les nouvelles propriétés de ces matériaux, liées à la rugosité, et ayant pour conséquence un changement des propriétés pour la lumière visible pourraient ouvrir des voies intéressantes dans des applications de biosenseurs basées sur les plasmons (excitation de l’ensemble des électrons) comme ceux déjà existants pour les tests de grossesse et les tests rapides Covid-19. Un autre dispositif intéressant est celui permettant de vérifier le taux de glucose d’un diabétique sans prélever son sang. Après la pose d’un dispositif sous-cutané, une lecture du résultat est effectuée grâce à un lecteur de glycémie externe. »
Tout cela en est encore au stade fondamental. Mais comme toujours, ce sont les expériences et les simulations qui permettront un jour de passer de la théorie à la pratique.
Les auteurs
Luc Henrard obtient son doctorat à l’UNamur en 1996. Il effectue des séjours de recherche postdoctorale à l’Université de Montpellier puis à l’Office National de Recherche Aéronautique (ONERA) de Paris. Il revient ensuite à l’UNamur où il exerce plusieurs mandats consécutifs de chercheur FNRS (chargé de recherche, chercheur qualifié puis maitre de recherche). Il est actuellement professeur ordinaire au Département de physique de l’UNamur et membre de l’Institut NISM. Ses domaines d’expertises sont la physique de l’état solide et la physique des nanosystèmes, les simulations numériques des propriétés électroniques et optiques des solides, les matériaux 2D (dont le graphène) et la plasmonique (étude des propriétés optiques des nanoparticules métalliques).
Bruno Majérus obtient son diplôme de Master en physique à l’UNamur en 2016 sous la supervision de Luc Henrard. Il est actuellement assistant-doctorant au Département de physique et membre de l’Institut NISM. Ses recherches se focalisent sur l’étude théorique des propriétés optiques et des plasmons des matériaux 2D tel que le graphène.
L’abstract est disponible ICI...
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Définitions
Plasmon : Tout comme la lumière est constituée de photons, l'oscillation des électrons libres d’un matériaux se comporte comme un plasma et est quantifiée par des plasmons. Il s’agit d’une résonance entre la lumière et les électrons.
Contact :
Luc Henrard
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luc.henrard@unamur.be