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Certains composants de ce dispositif électronique ont été localement recouverts d'un feuillet de graphène. Sur les zones ainsi revêtues, la température était inférieure de 13 degrés à celle des régions nues. Cela permet non seulement d'économiser de l'électricité, mais aussi d'étendre la durée de vie des appareils électroniques. © École polytechnique Chalmers
Nouveau venu dans le monde de la physique du solide, le graphène, bien que constitué d'une seule couche d'atomes de carbone, est plus résistant que l'acier tout en étant léger et flexible. C'est en quelque sorte un matériaumatériau miracle, un conducteur électrique transparenttransparent où les électronsélectrons circulent beaucoup plus rapidement que dans le silicium. Il combine aussi des propriétés électriques et optiques d'une manière exceptionnelle. Le graphènegraphène est également un très bon conducteur thermique, dix fois meilleur que le cuivrecuivre.
Il n'est donc guère étonnant que l'on cherche à l'utiliser pour refroidir les composants électroniques, notamment ceux des ordinateurs. Les travaux récents de certains physiciensphysiciens de l'École polytechnique Chalmers, en Suède, sont une bonne illustration de cette voie de recherche explorée par plusieurs laboratoires dans le monde.
Un feuillet de graphène observé au microscope électronique. Son épaisseur est celle d'un atome de carbone. © École polytechnique Chalmers
Du graphène pour l'électronique automobile
Il faut dire que l'un des obstacles à la miniaturisation et à l'augmentation des capacités de calcul des puces est la dissipation de la chaleurchaleur générée par les calculs. De plus, des températures élevées raccourcissent le temps de vie des composants électroniques. On estime ainsi qu'une augmentation de 10 °C de la température de fonctionnement de certains composants mène à une réduction de moitié de leur duréedurée de vie. Selon une étude récente aux États-Unis, sur la base des donnéesbase des données de 2006, environ 50 % de l'électricité utilisée pour faire fonctionner les serveursserveurs va au refroidissement des systèmes. On comprend donc sans peine que l'obtention d'un meilleur refroidissement des composants en électronique peut offrir des avantages considérables. C'est pourquoi on étudie différentes techniques pour aider au refroidissement des puces d'ordinateursordinateurs, par exemple en utilisant le mouvement brownien.
Les membres de l'École polytechnique Chalmers, eux, sont arrivés à réduire d'une douzaine de degrés la température de fonctionnement de certaines parties des puces d'ordinateur en recouvrant les zones les plus chaudes avec un feuillet de graphène. Les chercheurs pensent que cela intéressera les ingénieurs travaillant sur la voiture du futur, car l'industrie de l'électronique automobileautomobile est également demandeuse de techniques pour mieux refroidir les composants qu'elle utilise.
