Les nano-rubans de graphène comme sources de lumière contrôlées à l'echelle atomique – Graal

Depuis leur première synthèse sur surface, les nanorubans de graphène (GNR) ont suscité un intérêt considérable dans les communautés des nanosciences et nanotechnologies. Leurs propriétés optiques, en particulier, sont très prometteuses pour l'obtention d'émetteurs classiques et quantiques atomiquement minces, robustes et contrôlables, et pour la réalisation de dispositifs optoélectroniques de faible dimension. Les GNRs associent les caractéristiques exceptionnelles du graphène avec un gap électronique, une propriété obligatoire pour de nombreuses applications, y compris les dispositifs émetteurs de lumière. Alors que des études théoriques discutent en détail comment controler les propriétés optiques des GNR à partir de variations à l'échelle atomique de leur largeur, de leur longueur et de la forme de leurs bords, des expériences portant sur les propriétés excitoniques des GNR sont rares, en particulier celles qui se concentrent sur l'émission de photons. En effet, la synthèse de ces GNR étant effectuée sur des surfaces métalliques - ce qui provoque une extinction de la luminescence - les propriétés d'émission de lumière (classiques ou quantiques) de ces GNR restent pratiquement inexplorées. Cette méthode de synthèse constitue également une difficulté pour la réalisation de dispositifs optoélectroniques du fait de l’absence de stratégies efficaces pour transférer les GNRs.
Pour résoudre ces problèmes, nous proposons (i) d'exploiter une stratégie de découplage non conventionnelle que nous avons développée récemment (arXiv:2209.01471 - Partenaire français - IPCMS) basée sur des expériences de LT-STM permettant de sonder les propriétés d'émission classique et quantique de GNR individuels avec une résolution atomique et (ii) d'intégrer les GNRs les plus pertinents dans des dispositifs photoniques et optoélectroniques grâce à une solution innovante (partenaire suisse - EMPA) visant à protéger les propriétés optiques des GNR en utilisant des méthodes de transfert à sec.