Le graphène est un cristal de carbone plat dont l’épaisseur est celle d’un atome. Sa structure est une composition de cellules hexagonales, comme la coupe de nids d’abeilles, qui lui confèrent des propriétés électroniques sans égales.
Pour les chimistes c’est une molécule aromatique mais il devient un remplaçant idéal au silicium pour les fabricants de composants électroniques.
Vidéo des applications du graphène
Formes dérivées
Le graphite est physiquement une superposition de couches de graphène. Les nanotubes et le fullerène sont des structures dérivées du graphène.
Dans le fullerène, la structure contient des pentagones qui lui donnent une forme sphérique.
En insérant des pentagones de façon à obtenir une forme cylindrique, on produit des nanotubes.
Propriétés
Le graphène est extrêmement conducteur à température ambiante. Exempt de bruit, il convient à la fabrication de circuits intégrés. Sa résistivité est inférieure de 35% à celle de l’argent. Sa conductibilité de 200.000 cm2/V.s est 140 fois celle du silicium et le double de celle des nanotubes.
Malheureusement, une fois appliqué sur une support, la conductibilité observée en laboratoire s’est trouvée divisée par 5.
C’est un très bon dissipateur thermique.
On peut l’utiliser comme senseur dans la détection de molécules, elles sont absorbées par la surface du graphène et l’on les identifier en mesurant les modifications de conductibilité électrique qui sont en relation avec le type de molécules présentes.
Production
On crée le graphène à partir du graphite. On a déjà obtenu en laboratoire des feuilles de graphène assez larges pour être visibles à l’aide d’une loupe.
Des chercheurs du Georgia Tech ont en mars 2006 construit un transistor entièrement en graphène.
Il reste à passer du procédé de création par exfoliation du graphite à une méthode qui recouvrirait une surface de céramique ou autre support, d’une couche de graphène.
L’utilisation d’une double couche de graphène améliore ses propriétés sur un substrat, notamment la pureté du signal qu’il transporte.
Une autre voie consiste à supprimer le support, le graphène seul prenant une forme de tôle ondulée qui lui confère une certaine rigidité.
Il faudra plusieurs années pour voir le graphène présent dans les composants des appareils en ventes en magasins.
Récemment, une université japonaise a annoncé être parvenue à produire du graphène à partir d’un substrat de silicone.
Cela ouvre à la voie à l’utilisation massive du graphène dans l’électronique.
Des processeurs à 100 mhz
La vitesse actuelle des processeurs dépasse rarement les 3 MHz (mega hertz). Dans le numéro de février 2010 du journal Science, on apprend que des chercheurs d’IBM ont mis en oeuvre des transistors fonctionnant à la vitesse de 30 GHz (giga hertz), et ont extrapolé qu’ils pourraient fonctionner à 100 GHz, soit cent fois plus vite que la vitesse des transistors à silicium.
Il y a des chances pour que l’avenir des processeurs passe par ce matériau.
- Georgia Institute of Technology. (Anglais). Concernant l’industrialisation.
- Graphene on silicone. (Anglais).