L'Académie chinoise des sciences synthétise un nouveau matériau MXene semi-conducteur et ferromagnétique

Des chercheurs du Laboratoire des matériaux avancés pour l'énergie nucléaire de l'Institut de technologie et d'ingénierie des matériaux de Ningbo, affilié à l'Académie chinoise des sciences (CAS), en collaboration avec l'Université du Zhejiang et le Laboratoire de Yongjiang, ont réalisé une avancée significative dans le domaine des matériaux MXene bidimensionnels (2D). Ils ont réussi à synthétiser un nouveau type de matériau MXene contenant des éléments de terres rares.

Ce nouveau matériau combine de manière unique des propriétés semi-conductrices et ferromagnétiques, surmontant ainsi les limites des matériaux MXene précédemment rapportés, qui présentaient principalement une conductivité métallique. Les résultats ont été publiés en ligne le 22 juillet dans la revue scientifique internationale Nature.

Les MXene sont une classe de carbures et nitrures de métaux de transition en couches 2D, reconnus pour leur excellente conductivité électrique et leur chimie de surface ajustable, les rendant prometteurs pour des applications dans le stockage d'énergie, le blindage électromagnétique, la catalyse et la détection. Cependant, les matériaux MXene existants, principalement basés sur des métaux de transition précoces tels que le titane, le vanadium et le niobium, sont majoritairement des conducteurs métalliques, ce qui entrave leur intégration dans des dispositifs nécessitant des structures de bande semi-conductrices ou un ordre magnétique.

L'équipe de recherche a développé une nouvelle stratégie de synthèse exploitant les différences dans les propriétés chimiques des couches atomiques au sein des composés lamellaires. Cette approche a permis l'intégration précise d'éléments de terres rares dans la structure MXene, créant ainsi un matériau aux caractéristiques électroniques et magnétiques distinctes.

Le nouveau matériau MXene à base d'éléments de terres rares devrait avoir un potentiel significatif dans des domaines tels que les dispositifs logiques à faible consommation, la communication haute fréquence, les capteurs magnétiques et l'informatique quantique. Cette stratégie de synthèse offre une approche polyvalente pour la création d'une gamme plus large de matériaux 2D à l'avenir.