Le graphène - Infiniment petit

Le graphène, successeur du silicium

Le silicium est dans tous nos ordinateurs, et dans l'électronique en général. Mais il atteint bientôt une barrière technique en matière de miniaturisation et de vitesse de propagation de l'information. Les scientifiques lui cherchent donc un successeur, pour aller plus loin encore dans cette course à la miniaturisation et à la vitesse. Ce successeur, ils l'ont peut-être trouvé dans le graphène. Ce nouveau matériau se trouve sous une forme légèrement différente (disposé en couches) dans nos crayons à papier : c'est le graphite. Le problème des chercheurs fut d'extraire couche à couche le graphite pour donner un cristal à deux dimensions - le graphène -, c'est-à-dire composé d'une seule couche d'atomes (0,1 nanomètre). Problème car il avait été démontré qu'un tel cristal était instable et que ses atomes avaient tendance à se désordonner immédiatement sous l'action de l'agitation thermique. Toutefois, André Geim et son équipe, de l'Université de Manchester, ont réussi l'exploit d'isoler le graphène de manière stable. D'infimes ondulations sur le cristal bidimensionnel permettent l'absorption de l'agitation thermique, et la molécule reste stable !

Les applications possibles de ce nouveau matériau sont multiples :

- Sa vitesse de transmission est de trente fois supérieure à celle du silicium. Il permet en outre d'aller plus loin encore dans la miniaturisation de composants électroniques.

- Une application serait possible à terme dans le domaine du stockage de l'électricité et de l'hydrogène.

- C'est un matériau deux cent fois plus solide que l'acier.

- Une plaque à base de graphène utilisée sur un microscope électronique a permis une observation plus fine des atomes, et notamment l'atome d'hydrogène, en réduisant considérablement l'effet de l'interaction du faisceau d'électrons sur l'objet à observer.

- Une anode au graphène offrant une grande solidité pourrait être utilisée dans les cristaux liquides et dans les cellules solaires.

- Le graphène utilisé comme une sonde pourrait séquencer l'ADN en quelques heures.

Et sans doute bien d'autres applications et pistes d'applications verront le jour au fil des recherches et des avancées scientifiques sur ce matériau à la structure en forme de nid d'abeille. Le graphène est promis à un bel avenir !

Sources :

L'industrie prépare la révolution du graphène, par Mathilde Fontez, Science et Vie n° 1102, juillet 2009, p. 86-91.