ANR SUPERZIC : Super réseau sur graphène induit par auto-assemblage de zwitterions

_{ANR SUPERZIC (2023-2026)}

Partenaires :

IM2NP (porteur, Marseille)
L2C (Montpellier)
CINaM (Marseille)

Contexte et enjeux

L’empilement de matériaux 2D pour créer un effet de moiré est une méthode récente permettant de modifier la structure de bande des hétérostructures de van der Waals. Cela peut conduire à l’émergence de bandes quasi-plates, favorisant l’apparition de matériaux quantiques à électrons fortement corrélés. Cependant, ces propriétés restent mal comprises et peu maîtrisées.

Limites actuelles

Les expériences actuelles utilisent uniquement des hétérostructures inorganiques, où la modulation du potentiel électrostatique est figée par les couches 2D utilisées.

Innovation proposée

Ce projet vise à remplacer une couche inorganique par un auto-assemblage 2D de molécules organiques zwitterioniques déposées sur du graphène. Cela permettrait de créer des hétérostructures hybrides organiques/inorganiques (h-vdW-H) dont les paramètres de maille et l’amplitude du potentiel pourraient être modulés.

Objectifs scientifiques

Caractérisation locale : Étudier l’impact des dipôles moléculaires sur la structure électronique du graphène (potentiel électrostatique, densité électronique, transfert de charge, bandes plates) via la microscopie à sonde locale à basse température.
Caractérisation mésoscopique : Mesurer le dopage et la mobilité des porteurs par effet Hall et mesures 4 pointes, sous vide et à basse température. Compléter par une cartographie Micro-Raman pour analyser les réponses vibrationnelles et le dopage moyen du graphène.
Simulations : Modéliser la structure électronique du motif supramoléculaire par calculs ab initio et simuler les propriétés de transport quantique.

L’étude cherche à identifier les conditions d’émergence des bandes plates et à détecter d’éventuelles signatures de systèmes à électrons fortement corrélés dans ces hétérostructures hybrides.

Le projet explore une nouvelle voie pour contrôler les propriétés électroniques du graphène via l’auto-assemblage de molécules zwitterioniques, combinant expériences locales, mésoscopiques et simulations théoriques.