Matériau bidimensionnel

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 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 [1],[2]	Allotrope du bore		2015
Colonne 14	Graphène[3],[4],[5],[6]	Allotrope du carbone		2004
	Silicène[7],[8]	Allotrope du silicium		2012
	Germanène[9],[10],[11]	Allotrope du germanium		2014
	Stannène [12],[13],[14],[15],[16],[17]	Allotrope de l'étain		2015
Colonne 15 (pnictogène)	Phosphorène[18]	Allotrope du phosphore		2014

Composés

• Graphane (2009)[19]
• Dichalcogénures de métaux de transitions : 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 hexagonal[20].
• MBenes[21].

Références

1. A. J. Mannix, X.-F. Zhou, B. Kiraly, J. D. Wood, D. Alducin, B. D. Myers, X. Liu, B. L. Fisher, U. Santiago, J. R. Guest, M. J. Yacaman, A. Ponce, A. R. Oganov, M. C. Hersam et N. P. Guisinger, « Synthesis of borophenes: Anisotropic, two-dimensional boron polymorphs », Science, vol. 350, n^o 6267,‎ 17 décembre 2015, p. 1513–1516 (PMID 26680195, PMCID 4922135, DOI 10.1126/science.aad1080, Bibcode 2015Sci...350.1513M)
2. Baojie Feng, Jin Zhang, Qing Zhong, Wenbin Li, Shuai Li, Hui Li, Peng Cheng, Sheng Meng, Lan Chen et Kehui Wu, « Experimental realization of two-dimensional boron sheets », Nature Chemistry, vol. 8, n^o 6,‎ 28 mars 2016, p. 563–568 (DOI 10.1038/nchem.2491)
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7. J. C. Garcia, D. B. de Lima, L. V. C. Assali et J. F. Justo, « Group IV Graphene- and Graphane-Like Nanosheets », J. Phys. Chem. C, vol. 115,‎ 2011, p. 13242-13246 (DOI 10.1021/jp203657w)
8. (en) Atom-Thick Silicon Makes Crazy-Fast Transistors, MIT Technology review website
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14. DOI 10.1103/PhysRevLett.111.136804
15. Ritu Singh, « Tin could be the next super material for computer chips », Zeenews,‎ 24 novembre 2013 (lire en ligne)
16. John Markoff, « Designing the Next Wave of Computer Chips », New York Times,‎ 9 janvier 2014 (lire en ligne, consulté le 10 janvier 2014)
17. 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
18. DOI 10.1038/nnano.2014.35
19. D. C. Elias and al. (2009). "Control of Graphene's Properties by Reversible Hydrogenation: Evidence for Graphane". Science 323 (5914): 610.
20. Annick Loiseau, Les fullerènes, nouvelle forme du carbone, Pour la science, Novembre 2017
21. (en) Zhonglu Guo, Jian Zhou et Zhimei Sun, « New two-dimensional transition metal borides for Li ion batteries and electrocatalysis », Journal of Materials Chemistry A, vol. 5, n^o 45,‎ 2017, p. 23530–23535 (ISSN 2050-7488 et 2050-7496, DOI 10.1039/C7TA08665B, lire en ligne, consulté le 12 avril 2024)