CARBONNAGe

CARBONNAGe (groupe de recherche sur les nanostructures de carbone) est un groupe de recherche interdisciplinaire travaillant sur les nanostructures de carbone (graphène, nanotube, graphite, etc.) aussi bien d'un point de vue théorique qu'expérimental.

Une description plus détaillée des recherches menées dans ce groupe est accessible en anglais.

Nouvelles: CARBONNAGe a intégré le consortium européen "Graphene Flagship" en décrochant deux projets lors du dernier appel: le projet MILESAGE (Multi layered sandwich graphene devices) coordonnée par le Prof. Ph. Lambin et le projet "Standardization for graphene characterization" sous la direction du Prof. L. Henrard, projet coordonné par l'Université de Montpellier. En savoir plus.

 

D'un point de vue expérimental, la synthèse, la fonctionnalisation et la caractérisation des nanostructures de carbone sont étudiés, principalement pour les nanotubes de carbone et le graphène.

Une partie des recherches est dédicacée à la synthèse de nanotubes verticalement alignés sur des substrats plans ainsi qu'à leur fonctionnalisation post-synthèse en utilisant des techniques plasmas de façon à introduire des fonctions chimiques ou des nanoparticules à la surface des films carbonés.

L'autre partie concerne la synthèse de graphène par différentes techniques: l'exfoliation mécanique à partir du graphite, la technique CVD (Chemical Vapor Deposition) impliquant la décomposition d'un gaz tel que l'éthylène ou le méthane sur une surface métallique, généralement du cuivre, et enfin la croissance à partir de la face carbonée de substrat SiC ( 000-1).

La modification chimique de ces nanomatériaux carbonés, dopage ou fonctionnalisation, peut être obtenue, soit durant la synthèse des nanostructures soit un traitement post-synthèse utilisant généralement des techniques plasmas.

La caractérisation des échantillons est réalisé par une variété d'équipements, comprenant la spectroscopie de photoémission X (XPS), les microscopies électroniques à transmission (TEM) et à balayage (SEM), la microscopie optique, la microscopie à effet tunnel (STM),  ainsi que par des analyses par réactions nucléaires, etc. Le groupe a également accès aux installations européennes de rayonnement synchrotron.

Un support théorique solide est fourni, soit pour comprendre les mécanismes de croissance du graphène, soit  pour évaluer le rôle des défauts sur les propriétés du graphène, ou encore  pour l'interprétation des données expérimentales (images STM , spectres STS, spectres XPS, spectres Raman résonant, clichés de diffraction, mesures de transport, etc.) . Des calculs de structures électroniques sont effectuées à la fois par approches Abinitio (codes SIESTA et ABINIT) et par des techniques semi-empiriques (méthodes de liaisons fortes, simulations cinétiques Monte-Carlo, etc.). L'excitation plasmonique et électrodynamique des propriétés des nanostructures est étudiées par l'approximation des dipôles discrets et méthodes connexes. Enfin, la conception par chimie quantique de nanostructures carbonées apparentés au graphène, appelé nanographènes, est étudiée pour leurs remarquables propriétés en optique linéaire et non linéaire.


introFig. 1. Nanostructure en fleur d'une surface de nanotubes verticalement alignés.