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Une représentation de la structure en nid d'abeille d'un feuillet de graphène. Le graphite de nos crayons est un empilement de telles structures dont l'épaisseur est celle d'un atome de carbone. © Jannik Meyer
L'Europe consacre un milliard d'euros aux recherches sur le graphène. Ce matériau que certains qualifient de miraculeux semble de prime abord bien anodin. Il s'agit simplement d'un feuillet constitué d'une seule couche d'atomes de carbone organisés selon un réseau cristallinréseau cristallin hexagonal. On l'obtient en exfoliant du graphite. Doté de propriétés électriques et de résistancesrésistances mécaniques hors normes qui en font un concurrent sérieux du silicium, il permettrait de construire des ordinateursordinateurs avec écran d'affichage sur une simple feuille de matière plastiquematière plastique enroulable. On peut imaginer l'utiliser pour donner une existence concrète au concept de téléphone portable de Nokia, le fameux Morph. Le graphènegraphène possède aussi un grand potentiel pour la spintronique.
Les différents organismes de recherche de par le monde ne s'y sont pas trompés, on n'est donc pas étonné d'apprendre que des travaux sur le graphène sont menés par des membres de l'université de Pennsylvanie, lesquels, avec des collègues belges et coréens, viennent de publier dans Nano Letters un article sur ce sujet.
Le graphène pourrait avoir de nombreuses applications en électronique et même en médecine comme l’expliquent les chercheurs dans cette vidéo. Pour obtenir une traduction en français parfois assez fidèle, cliquez sur le rectangle avec deux barres horizontales en bas à droite. Les sous-titres en anglais devraient alors apparaître, si ce n’est pas déjà le cas. En passant simplement la souris sur le rectangle, vous devriez voir l’expression « Traduire les sous-titres ». Cliquez pour faire apparaître le menu du choix de la langue, choisissez « français », puis cliquez sur « OK ». © University of Pennsylvania, YouTube
Des nanorubans de graphène pour l’électronique du futur
Les physiciensphysiciens voulaient savoir comment se comportait un feuillet de graphène avec des bords découpés selon différentes formes lorsqu'il est parcouru par un courant électriquecourant électrique. Pour la première fois, ils ont réussi à combiner en une seule expérience la découpe et l'observation d'un ruban de graphène selon un motif donné et la mesure de ses propriétés conductrices. Pour déterminer à quel type de formes ils avaient à faire, les chercheurs ont mis à profit les progrès dans le domaine de la microscopie électronique en transmission de ces dernières années, basée sur la correction des aberrations sphériques. De cette façon, on peut augmenter la résolutionrésolution des images obtenues avec des faisceaux d'électronsélectrons et observer des structures atomiques avec une résolution inférieure au nanomètrenanomètre. En l'occurrence, il était possible de voir la répartition des atomes de carbone sur les bords de nanorubans de graphène dont la largeur est à l'échelle de quelques nanomètres.
L'expérience a commencé par une détermination de leurs formes alors qu'ils étaient parcourus par de faibles courants électriques et en utilisant des faisceaux d'électrons peu intenses. En augmentant ces deux intensités, la structure des nanorubans a commencé à se dégrader. Il était alors possible d'étudier conjointement, au fur et à mesure de cette évolution, la corrélation entre la forme des nanorubans et leurs propriétés de conduction, tout en évaluant leur résistance à la dégradation au passage d'un courant d'une intensité donnée. Elle s'est révélée supérieure à celle de nanorubans de cuivrecuivre. Les physiciens ont pu suivre les détails de ces transformations jusqu'à ce que leurs largeurs soient inférieures à un nanomètre, c'est-à-dire l'espace qu'occuperaient 5 atomes de carbone alignés.
Les connaissances nouvellement acquises devraient aider les chercheurs à concevoir les composants de la nanoélectronique du futur basée sur le graphène.
