Phases non conventionnelles dans les TMDs monocouches : De la synthèse colloïdale à l'analyse multi-échelle – PhaseCraft

Les monocouches de dichalcogénures de métaux de transition (TMD) du groupe IV ont suscité un vif intérêt au cours de la dernière décennie en raison de leurs propriétés optoélectroniques exceptionnelles, issues de leur structure cristalline, caractérisée par une coordination prismatique trigonale des atomes du métal de transition. Cependant, des phases cristallines alternatives, comme la phase métastable 1T’, où les atomes de métal présentent une coordination octaédrique, émergent comme un domaine de recherche prometteur. Ces phases non conventionnelles peuvent être métalliques, semi-métalliques, supraconductrices, et présentent un fort potentiel catalytique. Toutefois, les méthodes de synthèse actuelles sont limitées, notamment en termes de qualité des monocouches et de production à grande échelle. Le projet PhaseCraft vise à explorer et stabiliser ces polymorphes TMD non conventionnels via la synthèse colloïdale. Cette approche permet une production ajustable pour obtenir des alliages, des monocouches dopées et des hétérostructures planaires. Les propriétés structurales et électroniques seront étudiées à différentes échelles, du micromètre au niveau atomique, avec l’appui de calculs DFT. La microscopie électronique (HR-TEM) et la microscopie/spectroscopie à effet tunnel (STM/STS) révéleront les défauts atomiques, les structures cristallines et le comportement électronique. La spectroscopie photoélectronique par rayons X (XPS) et la spectroscopie Raman in-situ permettront d’observer les transitions de phase sous diverses conditions. En associant la flexibilité de la synthèse colloïdale à une analyse structurelle multi-échelle, nous pourrons concevoir et stabiliser de nouvelles phases de monocouches de TMDs. Les résultats attendus incluent non seulement la découverte de ces nouvelles phases ainsi qu’une meilleure compréhension de leurs propriétés électroniques et de leur stabilité, ouvrant la voie à des matériaux fonctionnels innovants.