Graphene nanoribbonGraphene nanoribbons (GNRs, also called nano-graphene ribbons or nano-graphite ribbons) are strips of graphene with width less than 100 nm. Graphene ribbons were introduced as a theoretical model by Mitsutaka Fujita and coauthors to examine the edge and nanoscale size effect in graphene. Large quantities of width-controlled GNRs can be produced via graphite nanotomy, where applying a sharp diamond knife on graphite produces graphite nanoblocks, which can then be exfoliated to produce GNRs as shown by Vikas Berry.
GraphèneLe graphène est un matériau bidimensionnel cristallin, forme allotropique du carbone dont l'empilement constitue le graphite. Cette définition théorique est donnée par le physicien en 1947. Par la suite, le travail de différents groupes de recherche permettra de se rendre compte que la structure du graphène tout comme ses propriétés ne sont pas uniques et dépendent de sa synthèse/extraction (détaillée dans la section Production).
Potential applications of graphenePotential graphene applications include lightweight, thin, and flexible electric/photonics circuits, solar cells, and various medical, chemical and industrial processes enhanced or enabled by the use of new graphene materials. In 2008, graphene produced by exfoliation was one of the most expensive materials on Earth, with a sample the area of a cross section of a human hair costing more than 1,000asofApril2008(about100,000,000/cm2). Since then, exfoliation procedures have been scaled up, and now companies sell graphene in large quantities. Dynamique moléculaireLa dynamique moléculaire est une technique de simulation numérique permettant de modéliser l'évolution d'un système de particules au cours du temps. Elle est particulièrement utilisée en sciences des matériaux et pour l'étude des molécules organiques, des protéines, de la matière molle et des macromolécules. En pratique, la dynamique moléculaire consiste à simuler le mouvement d'un ensemble de quelques dizaines à quelques milliers de particules dans un certain environnement (température, pression, champ électromagnétique, conditions aux limites.
Spectroscopie laser ultrarapideLa spectroscopie laser ultrarapide est une technique spectroscopique qui utilise des lasers à impulsions ultracourtes pour l'étude de la dynamique sur des échelles de temps extrêmement courtes, de l'attoseconde (10−18 s) à la nanoseconde (10−9 s). Différentes méthodes sont utilisées pour examiner la dynamique des porteurs de charge, des atomes et des molécules. De nombreuses procédures différentes ont été développées pour différentes échelles de temps et différentes plages d'énergie des photons ; quelques méthodes courantes sont énumérées ci-dessous.
Microscope à effet tunnelthumb|Atomes de silicium à la surface d'un cristal de carbure de silicium (SiC). Image obtenue à l'aide d'un STM. Le microscope à effet tunnel (en anglais, scanning tunneling microscope, STM) est inventé en 1981 par des chercheurs d'IBM, Gerd Binnig et Heinrich Rohrer, qui reçurent le prix Nobel de physique pour cette invention en 1986. C'est un microscope en champ proche qui utilise un phénomène quantique, l'effet tunnel, pour déterminer la morphologie et la densité d'états électroniques de surfaces conductrices ou semi-conductrices avec une résolution spatiale pouvant être égale ou inférieure à la taille des atomes.
PhononEn physique, un phonon correspond à une excitation collective dans un arrangement périodique d'atomes constituant une structure cristalline ou amorphe. La déformation est élastique. L'onde qui se propage peut être assimilée à une quasi-particule. Ils permettent d'expliquer les propriétés physiques des solides : la capacité thermique ; la conductivité thermique ; la capacité à propager le son ; la dilatation thermique. Le concept de phonon a été créé par Igor Tamm en et le mot « phonon » (du grec ancien / phonê, la voix) a été inventé par Yakov Frenkel en .
Ultrashort pulseIn optics, an ultrashort pulse, also known as an ultrafast event, is an electromagnetic pulse whose time duration is of the order of a picosecond (10−12 second) or less. Such pulses have a broadband optical spectrum, and can be created by mode-locked oscillators. Amplification of ultrashort pulses almost always requires the technique of chirped pulse amplification, in order to avoid damage to the gain medium of the amplifier. They are characterized by a high peak intensity (or more correctly, irradiance) that usually leads to nonlinear interactions in various materials, including air.
Microscopie à sonde localeLa microscopie à sonde locale (MSL) ou microscopie en champ proche (MCP) ou scanning probe microscopy (SPM) en anglais est une technique de microscopie permettant de cartographier le relief (nano-topographie) ou une autre grandeur physique en balayant la surface à imager à l'aide d'une pointe très fine (la pointe est idéalement un cône se terminant par un seul atome). Le pouvoir de résolution obtenu par cette technique permet d'observer jusqu'à des atomes, ce qui est physiquement impossible avec un microscope optique, quel que soit son grossissement.
Mode normaldroite|vignette|248px|Visualisation d'un mode normal de vibration d'une peau de tambour, constitué d'une membrane circulaire souple attachée rigidement sur la totalité de ses bords. . Pour un système oscillatoire à plusieurs degrés de liberté, un mode normal ou mode propre d'oscillation est une forme spatiale selon laquelle un système excitable (micro ou macroscopique) peut osciller après avoir été perturbé au voisinage de son état d'équilibre ; une fréquence naturelle de vibration est alors associée à cette forme.
Nanomachinevignette|Schéma du de Richard Feynman. Les nanomachines, appelées également machines moléculaires, sont de minuscules machines composées d'assemblages moléculaires dont au moins deux parties sont reliées par un lien mécanique et qui peuvent être animées de mouvements sous l'action d'un stimulus externe. Leur taille est de l'ordre du nanomètre et leur synthèse nécessite parfois un nombre important de réactions chimiques. Elles travaillent directement sur les atomes ou les molécules.
Laser à colorantvignette|316x316px|Gros plan d'un laser à colorant CW de table à base de rhodamine 6G, émettant à 580 nm (jaune). Le faisceau laser émis est visible sous forme de lignes jaunes pâles entre la fenêtre jaune (au centre) et l'optique jaune (en haut à droite), où il se reflète à travers l'image vers un miroir invisible, et revient dans le jet de colorant depuis le coin inférieur gauche. La solution de colorant orange entre dans le laser par la gauche et sort par la droite, toujours brillante de phosphorescence triplet, et est pompée par un faisceau de 514 nm (bleu-vert) provenant d'un laser à argon.
Molecular nanotechnologyMolecular nanotechnology (MNT) is a technology based on the ability to build structures to complex, atomic specifications by means of mechanosynthesis. This is distinct from nanoscale materials. Based on Richard Feynman's vision of miniature factories using nanomachines to build complex products (including additional nanomachines), this advanced form of nanotechnology (or molecular manufacturing) would make use of positionally-controlled mechanosynthesis guided by molecular machine systems.
Atomic, molecular, and optical physicsAtomic, molecular, and optical physics (AMO) is the study of matter–matter and light–matter interactions, at the scale of one or a few atoms and energy scales around several electron volts. The three areas are closely interrelated. AMO theory includes classical, semi-classical and quantum treatments. Typically, the theory and applications of emission, absorption, scattering of electromagnetic radiation (light) from excited atoms and molecules, analysis of spectroscopy, generation of lasers and masers, and the optical properties of matter in general, fall into these categories.
Microscopie électronique à balayagethumb|right|Premier microscope électronique à balayage par M von Ardenne thumb|right|Microscope électronique à balayage JEOL JSM-6340F thumb|upright=1.5|Principe de fonctionnement du Microscope Électronique à Balayage La microscopie électronique à balayage (MEB) ou scanning electron microscope (SEM) en anglais est une technique de microscopie électronique capable de produire des images en haute résolution de la surface d’un échantillon en utilisant le principe des interactions électrons-matière.
Diffusion RamanLa diffusion Raman, ou effet Raman, est un phénomène optique découvert indépendamment en 1928 par les physiciens Chandrashekhara Venkata Râman et Leonid Mandelstam. Cet effet consiste en la diffusion inélastique d'un photon, c'est-à-dire le phénomène physique par lequel un milieu peut modifier légèrement la fréquence de la lumière qui y circule. Ce décalage en fréquence correspond à un échange d'énergie entre le rayon lumineux et le milieu. Cet effet physique fut prédit par Adolf Smekal en 1923.
Microscope électroniquethumb|Microscope électronique construit par Ernst Ruska en 1933.thumb|Collection de microscopes électroniques anciens (National Museum of Health & Medicine). Un microscope électronique (ME) est un type de microscope qui utilise un faisceau d'électrons pour illuminer un échantillon et en créer une très agrandie. Il est inventé en 1931 par des ingénieurs allemands. Les microscopes électroniques ont un pouvoir de résolution supérieur aux microscopes optiques qui utilisent des rayonnements électromagnétiques visibles.
Physique moléculairedroite|vignette|264x264px| Structure moléculaire du diamant en rotation La physique moléculaire est l'étude des propriétés physiques des molécules, des liaisons chimiques entre atomes ainsi que de la dynamique moléculaire. Les techniques expérimentales les plus importantes en physique moléculaire sont les divers types de spectroscopie ; la diffusion y est également utilisée. Ce domaine de physique moléculaire est étroitement lié à celui de la physique atomique et recoupe largement ceux de la chimie théorique, la chimie physique et la physique chimique .
Laser pumpingLaser pumping is the act of energy transfer from an external source into the gain medium of a laser. The energy is absorbed in the medium, producing excited states in its atoms. When the number of particles in one excited state exceeds the number of particles in the ground state or a less-excited state, population inversion is achieved. In this condition, the mechanism of stimulated emission can take place and the medium can act as a laser or an optical amplifier. The pump power must be higher than the lasing threshold of the laser.
MicroscopeUn microscope est un instrument scientifique utilisé pour observer des objets trop petits pour être vus à l'œil nu. La microscopie est la science de l'étude de petits objets et structures à l'aide d'un tel instrument. Le microscope est un outil important en biologie, médecine et science des matériaux dès que les facteurs de grossissement d'une loupe se révèlent insuffisants. Les principes physiques utilisés pour l'effet de grossissement peuvent être de nature très différente.
