31/08/2011 - Nature Communications. Internet ultra-rapide grâce au grafène

Menéame

Les propriétés du graphène - un matériau d’un atome d’épaisseur, le plus mince jamais obtenu - pourraient être exploitées pour obtenir un Internet ultra rapide, selon une recherche conjointe des universités de Manchester et Cambridge (Royaume-Uni) à laquelle participent les scientifiques russes Andre Geim et Kostya Novoselov, lauréats du prix Nobel de physique en 2010.

L’étude sur le graphène publiée dans le dernier numéro de la revue Nature Communications révèle une formule clé pour améliorer les caractéristiques des dispositifs de ce matériau et les utiliser comme photodétecteurs dans les communications optiques futures à grande vitesse.

"Les scientifiques avaient déjà démontré que l’installation de deux câbles métalliques à distance de marche sur le graphène et l’irradiation de la lumière sur cette structure produisaient de l’énergie électrique. C’était un dispositif simple qui fonctionnait comme une cellule photovoltaïques élémentaire," explique le travail.

Le principal obstacle à la mise en œuvre de ce mécanisme était sa faible efficacité. En d’autres termes, le grafène est le matériau le plus fin au monde, mais absorbe peu de lumière, environ 3%, et laisse passer le reste, de sorte qu’il ne peut pas en profiter pour la production d’électricité.

Les prix Nobel russes Andre Geim et Kostya Novoselov, de l’Université de Manchester, ont résolu le problème en combinant le graphène avec de minuscules structures métalliques spécialement placées sur ce matériau. " Grâce à la combinaison de ces nanostructures métalliques, le graphène a pu profiter jusqu'à vingt fois plus de la lumière sans sacrifier sa vitesse du tout," indique la recherche.

La chose la plus importante de cette découverte est que son application pratique impliquerait une vitesse de communication incroyable sur les câbles internet. Grâce à la nature unique des électrons du graphène et à leur grande mobilité, la vitesse de communication qui pourrait être atteinte avec ce matériau pourrait être des dizaines et, potentiellement, des centaines de fois plus élevée que celle des câbles les plus rapides actuels.

" La technologie du graphène mûrit jour après jour, ce qui a un impact direct sur le type de physique très intéressant que nous trouvons dans ce matériau, ainsi que sur la faisabilité et la gamme d’applications possibles," explique Novoselov.

Pour Andrea Ferrari, professeur du département d’ingénierie de l’Université de Cambridge et directeur de l’équipe collaboratrice de cette université, les résultats montrent le grand potentiel du graphène dans les domaines de la photonique et de l’électronique optique, car ils peuvent être appliqués à une grande variété d’appareils utiles, tels que les cellules solaires ou les photodétecteurs.

"Nous espérions que ces nanostructures pourraient améliorer l’efficacité des dispositifs utilisant le grafène, mais nous avons eu une agréable surprise. Les progrès ont été spectaculaires," ajoute Alexander Grigorenko, expert en plasmonie et coauteur de l’étude.

Le matériau le plus fin au monde

Le graphène a été découvert à l’Université de Manchester en 2004. Il s’agit d’un matériau de carbone ultrafine et bidimensionnel, composé d’une seule couche d’atomes de carbone disposés sur une grille hexagonale.

Geim et Novoselov, deux chercheurs à l’université anglaise, ont reçu le prix Nobel de physique en 2010 pour leur "expérience révolutionnaire sur le graphène, un matériau bidimensionnel ."

Référence bibliographique:

T. J. Echtermeyer, L. Britnell, P. K. Jasnos, A. Lombardo, R. V. Gorbachev, A. N. Grigorenko, A. K. Geim, A. C. Ferrari, and K. S. Novoselov, "Strong Plasmonic Enhancement of Photovoltage in Graphene", Nature Communications, agosto 2011.

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