Le graphène, ce matériau constitué d’une couche de carbone monoatomique disposée en forme de nid d’abeilles, possède des propriétés dont rêvent les physiciens et les ingénieurs, par exemple une haute résistance à la traction et une très haute conductivité électrique. Pourtant, depuis sa découverte il y a 20 ans, et malgré toutes ses promesses, le graphène n’est pas devenu le matériau magique qu’on attendait de lui. Car obtenir une version pure est un véritable défi. Et en effet, une équipe internationale de chercheurs vient de développer une nouvelle technique permettant de fabriquer du graphène de haute qualité.
A bas l’oxygène
Aujourd’hui, le graphène est fabriqué selon deux méthodes. La première consiste à « l’arracher » directement d’un bloc de graphite, comme une mine de crayon. Les échantillons ainsi obtenus ne contiennent que peu d’impuretés, permettant ainsi d’exprimer les propriétés exceptionnelles du matériau. Cependant, cette méthode ne permet pas une production industrielle de graphène offrant des applications technologiques potentielles. Elle est donc confinée au laboratoire de recherche.
Pour obtenir des quantités plus importantes, il faut donc opter pour la deuxième méthode qui s’effectue par dépôt chimique en phase vapeur. Cette technique utilise un gaz carbonique, tel que le méthane, qui passe sur une surface de cuivre à environ 1 000°C. Ainsi, les atomes de carbone qui composent le méthane se réorganisent pour former la structure typique du graphène. Ce procédé peut être plus facilement industrialisé, mais il nécessite l’utilisation d’oxygène. Cependant, cela dégrade la croissance et la qualité du graphène lors de sa production.
Il y a quelques années, des chercheurs ont réussi à réduire la quantité d’oxygène nécessaire. Même si la qualité s’est améliorée, le matériau n’était toujours pas assez pur. Aujourd’hui, les chercheurs ont réussi à éliminer complètement l’oxygène du processus de dépôt, ce qui leur a permis d’obtenir un graphène presque parfait. De plus, ils ont pu répéter leur méthode 100 fois et disposer à chaque fois des mêmes échantillons. Cette technique est donc facilement reproductible. Si des travaux restent à faire pour savoir comment transférer le graphène de la surface métallique sur laquelle il est produit jusqu’à un substrat sur lequel il pourra être utilisé, ce résultat est une véritable promesse pour voir un jour ce successeur désigné du silicium investir le champ. électronique (cellules photovoltaïques, écrans enroulables, panneaux tactiles, éclairages LED, etc.).
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