16/10/2011 - Graphène: le nouveau matériel qui va révolutionner la technologie

Menéame

C’est le matériel à la mode, une de ces découvertes qui se produisent rarement dans la science, disent certains. Ses vastes propriétés promettent de laisser une nouvelle génération de dispositifs électroniques des dizaines de fois plus rapides, petits ou même pliants. Un marché de millions s’ouvre à celui qui parie fort; alors que l’Asie et les États-Unis se positionnent, l’Europe étudie la possibilité d’exploiter cette ressource découverte à ses frontières.

Il y a sept ans, on a découvert le graphène. Corrijo, il y a sept ans, il s’est isolé pour la première fois. Du graphite, le même des mines du crayon de sa table, sortit presque par hasard une fine feuille (aussi mince qu’un atome d’épaisseur) à l’aide d’un ruban isolant vulgaire. Cependant, la science ne comprend pas par hasard, donc le matériel a été caractérisé, ses propriétés et ses applications ont été vues. Fibre optique et ordinateurs des dizaines de fois plus rapides, panneaux solaires ou capteurs de tous types sont quelques-unes des possibilités qu’il offre de ce matériau fin, résistant, flexible, transparent et superconducteur pour citer certains de ses prodiges. Ses parents, Andre Geim et Kostya Novoselov, ont gagné un Nobel en physique et le public, dès 2012, va commencer à profiter de ce matériel. Même si vous ne le savez pas, le futur mobile de votre fille, le premier flexible, sera fait de graphène.

Le regard sur le marché a été définitivement tourné et la production commence à être industrialisée et simple. «i»Le graphène est rigide et parfait dans tous les sens. Bien que les moyens de production ne soient pas très sophistiqués, le résultat est de bonne qualité, explique Francisco Guinea, de l’Institut madrilène de la science des matériaux du Centre Supérieur de Recherche Scientifique. L’Espagne se positionne en tant que producteur global de graphène.

Pour l’instant, ce sont quatre entreprises qui fabriquent ce produit au niveau industriel, dont les principaux consommateurs sont asiatiques. « Le marché est estimé à 675 millions d’euros en 2020 » , explique Jésus de La Fuente, de la société basque Graphenea. Son processus de production se révèle être le meilleur pour les grandes quantités (la plus grande production a été de 80 cm2 pour une utilisation en recherche) et écologiquement sûr. Il s’agit d’un gaz riche en carbone, comme le méthane, la molécule se casse dans des fours à 900 à 1 000 degrés et les atomes de carbone sont déposés sur un matériau comme le cuivre. Le seul résidu est l’hydrogène.

Applications du grafène

Voici les différentes applications, depuis les premiers, écrans ou radars, jusqu'à celles qui viendront ensuite, très complexes circuits électriques. Comme l’a déclaré l’un des experts consultés, tout objet, vêtement, papier, fenêtres ou notre propre corps sera électronique. En outre, il n’est pas nocif pour la santé, puisque nous sommes également faits de carbone.

Écrans tactiles ... flexibles, plats et transparents.

L’oxyde d’indien, matériau essentiel pour l’industrie jusqu'à présent, est rare et coûteux, et le grafène se positionne à la fois dans la zone des appareils mobiles et dans les cellules photovoltaïques.

Capteurs.

Le graphène étant si fin, il détecte toute modification de sa surface. L’équipe de Tomás Palacios Gutiérrez, du département de l’ingénierie électrique et de l’informatique de l’Institut technologique du Massachusetts, travaille à la mise au point de prototypes de capteurs, tels que les glycomètres, de qualité alimentaire, et sur des étiquettes d’identification de radiofréquence ou des étiquettes intelligentes. Coli dans les plastiques qui enveloppent des fruits. Avec des étiquettes intelligentes et si tous les objets du marché les avaient, vous passeriez par des capteurs qui identifieraient automatiquement le graphène et vous diraient combien vous avez à payer. Le silicium actuel est cher, explique-t-il.

Cellules solaires et fibre optique.

On suppose que le graphène pourrait augmenter jusqu'à 20 fois la vitesse de transmission optique des données. Le rêve pour les internautes. Cependant, l’une de ses caractéristiques est sa faible absorption de lumière (2,3%), ce qui représentait un problème pour son application dans de nouvelles générations de fibres optiques, de photodétecteurs et de panneaux photovoltaïques. Bien que cette difficulté semble faire partie du passé. Comme l’a récemment publié le magazine "Nature Communications " , un groupe de chercheurs de l’Université de Manchester (avec la participation des deux Nobel) et de Cambridge, la capacité d’absorption de la lumière a augmenté de 20 fois. Elles sont placées au-dessus et au-dessous du champ électrique autour de lui. Comme le grafène absorbe seulement 2,3 pour cent de ce qui lui arrive, la concentration améliore l’absorption de l’Engineering Department de Cambridge, explique Andrea Ferrari.

Transistors.

 IBM annonçait il y a un an la création d’un transistor de 100 Ghz. Ensuite, les chercheurs de l’UCLA ont reçu le tour; de l’Université californienne est sorti un prototype de laboratoire capable d’atteindre une fréquence de 300 GHz. « Les interrupteurs sont les interrupteurs qui permettent de passer le courant à l’intérieur des processeurs d’ordinateurs » , explique Palacios. Ils déterminent la vitesse des processus en fonction de la quantité qu’ils laissent passer; avec le dernier transistor développé, il atteindrait 3000 km par seconde.

Les experts ont une idée claire de la possibilité que la Silicon Valley devienne un jour la Graphene Valley, autrement dit que le silicium disparaisse de la production de dispositifs électroniques. L’année 2024 constitue l’horizon d’une éventuelle fin de la nanoélectronique à base de silicium, lorsque sera atteinte la limite d’espacement de sept nanomètres, un nanomètre étant un millionième de mètre, pour 10.000 millions de transistors par puce ; la surchauffe empêchera d’en ajouter davantage. Au-delà, le graphène est l’un des substituts possibles. « Le problème du silicium sera la dissipation de la chaleur, mais attention : 99

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