Ingénierie des défauts dans les matériaux 2D: propriétés à l'échelle atomique et interaction avec des molécules – DEFINE2D

Les matériaux bidimensionnels (2D) contiennent naturellement des défauts. Connaitre de l'impact de ces défauts sur les propriétés des matériaux les contrôler ou les créer volontairement pour atteindre des propriété spécifique liées à leur structure constitue un verrou à franchir. L'objectif du projet DEFINE2D est d'élucider la nature atomique des défauts dans des matériaux 2D choisis et de développer des stratégies d'ingénierie des défauts viables pour créer de nouvelles propriétés de matériaux. Les matériaux étudiés comprendront des dichalcogénures de métaux de transition (TMD), du graphène et du phosphore noir, sous forme de cristal volumique ou de films minces. Les défauts intrinsèques ou extrinsèques, y compris les lacunes atomiques et les joints de grains, seront d'abord créés par chauffage, excitation laser, ou faisceau d'ions ou par effet de substrat. Le dopage et des contraintes locales seront ensuite introduits par substitution atomique par plasma d'azote atomique, adsorption moléculaire et intercalation d'alcalins, pour contrôler la fonctionnalité des matériaux. Notre approche se concentre sur l'utilisation de microscopie et de spectroscopie à sonde locale, et est complétée par des mesures optiques et la capacité de générer des défauts in situ précis. Les données expérimentales et la modélisation théorique fonctionneront en synergie. Les résultats attendus sont la compréhension des états électroniques associés aux défauts avec une résolution spatiale ultime, et le contrôle de ces états électroniques par dopage et déformation. De nouvelles fonctionnalités de matériaux, telles que l'amélioration de la réaction d'évolution d'hydrogène sur MoS2sur du MoS2 dopé par l'azote ou avec des lacuns ou l'émission de lumière liée à la recombinaison d'excitons sur WSe2 modifié par des défauts seront explorés.