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Concept
Silicène
Résumé
vignette|Images par STM de la première (4×4) et seconde (√3×√3-β) couche de silicène sur une surface d'argent. Taille de l'image 16×16 nm.
Le silicène est une forme allotropique du silicium. C'est un matériau bidimensionnel analogue au graphène et possédant beaucoup de ses propriétés. Il a été observé pour la première fois en 2010.
Bien que dès 1994, des théoriciens aient envisagé l'existence du silicène et prédit certaines de ses propriétés, des structures de silicium pouvant correspondre à ces prédictions n'ont été observées qu'à partir de 2009, grâce à la microscopie à effet tunnel. Des feuilles et des rubans de silicène auto-assemblés et déposés sur des monocristaux d'argent, examinés en résolution atomique, ont alors montré des hexagones en nids d'abeilles, dans une formation semblable à celle du graphène. Des calculs de DFT montrent que les atomes de silicium tendent en effet à former une telle structure sur un substrat d'argent, à condition de subir un léger gauchissement.
De même que le silicium et le carbone, situés l'un en dessous de l'autre dans le tableau périodique des éléments, partagent de nombreuses propriétés chimiques, mais présentent tout de même d'importantes différences, le silicène et le graphène diffèrent en particulier par leur organisation spatiale : le graphène est rigoureusement planaire, alors que les hexagones du silicène sont gauchis. Cette structure donne au silicène la propriété exceptionnelle d'avoir une bande interdite qu'on peut faire varier sans modification chimique du matériau, par exemple en lui appliquant un champ électrique extérieur. La réaction d'hydrogénation du silicène est également beaucoup plus exothermique que celle du graphène. Enfin, les liaisons covalentes entre atomes de silicium ne présentant pas de pi-empilement, les plans de silicène ne forment pas d'agrégats semblables au graphite.
Cependant, le silicène et le graphène ont des structures électroniques semblables. Ils présentent tous deux un cône de Dirac et une dispersion électronique linéaire autour du point K.
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