Le graphène répare les trous en se renouant, disent les physiciens

La révolution du graphène est à nos portes. Si l'on en croit les visionnaires, la prochaine génération de plus ou moins tout sera basée sur ce matériau merveilleux – capteurs, actionneurs, transistors et processeurs d'informations, etc. Il semble que le graphène ne puisse pas faire grand-chose.

Mais il y a une mouche dans la pommade. Personne n'a encore trouvé comment fabriquer du graphène en grandes quantités fiables ou comment le sculpter et le développer dans les formes nécessaires à la prochaine génération d'appareils.

C'est en grande partie parce qu'il est difficile de faire pousser quoi que ce soit en une couche d'un seul atome d'épaisseur. Mais pour le carbone, c'est d'autant plus difficile à cause de l'affinité de cet élément avec d'autres atomes, dont lui-même. Une feuille de carbone se recroquevillera avec bonheur et formera un tube ou une boule ou une forme plus exotique. Il réagira également avec d'autres atomes à proximité, ce qui empêche la croissance et peut même déchirer le graphène.

Ainsi, une meilleure compréhension de la façon dont une feuille de graphène interagit avec elle-même et son environnement est cruciale si les physiciens veulent un jour apprivoiser ce genre de choses.

Entrez Konstantin Novoselov à l'Université de Manchester et quelques amis qui ont passé plus de quelques heures à regarder des feuilles de graphène à travers un microscope électronique pour voir comment il se comporte.

Aujourd'hui, ces gars disent qu'ils ont découvert pourquoi le graphène semble si imprévisible. Il s'avère que si vous faites un trou dans le graphène, le matériau se reconstitue automatiquement.

Novoselov et ses collègues ont fait leur découverte en gravant de minuscules trous dans une feuille de graphène à l'aide d'un faisceau d'électrons et en observant ce qui se passe ensuite à l'aide d'un microscope électronique. Ils ont également ajouté quelques atomes de palladium ou de nickel, qui catalysent la dissociation des liaisons carbone et se lient aux bords des trous les rendant stables.

Ils ont découvert que la taille des trous dépendait du nombre d'atomes métalliques qu'ils ajoutaient - plus d'atomes métalliques peuvent stabiliser des trous plus gros.

Mais voici la chose curieuse. S'ils ajoutaient également des atomes de carbone supplémentaires au mélange, ceux-ci déplaçaient les atomes métalliques et reconstituaient les trous.

Novoselov et co disent que la structure de la zone réparée dépend de la forme sous laquelle le carbone est disponible. Ainsi, lorsqu'elles sont disponibles sous forme d'hydrocarbure, les réparations ont tendance à contenir des défauts non hexagonaux où des atomes étrangers sont entrés dans la structure.

Mais lorsque le carbone est disponible sous forme pure, les réparations sont parfaites et forment un graphène vierge.

C'est important car cela suggère immédiatement un moyen de faire croître le graphène dans presque n'importe quelle forme en utilisant l'injection prudente d'atomes de métal et de carbone.

Mais d'importants défis nous attendent. Une question importante est de savoir à quelle vitesse ces processus se produisent et s'ils peuvent être contrôlés avec la précision et la fiabilité nécessaires à la fabrication de dispositifs.

Novoselov est un leader mondial dans ce domaine et le co-récipiendaire du prix Nobel de physique en 2010 pour ses premiers travaux sur le graphène. Lui et son équipe sont bien préparés pour résoudre ce problème et diverses questions connexes.

Mais avec l'avenir de l'informatique (et presque tout le reste) en jeu, il y aura forcément de nombreux concurrents qui leur emboîteront le pas.

Réf : arxiv.org/abs/1207.1487 : Le graphène refait ses trous

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