(PhysOrg.com) - Le graphène peut-il - une forme nouvellement découverte de carbone pur qui pourrait un jour remplacer le silicium dans les ordinateurs, téléviseurs, téléphones portables et autres appareils électroniques courants - être faits pour se plier, tourner et rouler?

Les physiciens de l'UC San Diego et de l'Université de Boston le pensent. Dans un article publié dans la revue Examen physique B , les scientifiques disent que la propension du graphène - une seule couche d'atomes de carbone disposés en un réseau en nid d'abeille - à se coller à lui-même et à former des « nanocrolls » de carbone pourrait être contrôlée électrostatiquement pour former une myriade de nouveaux dispositifs.

Contrairement aux nanotubes de carbone - des molécules cylindriques de carbone pur avec de nouvelles propriétés qui sont devenues le centre d'une grande partie de l'attention des nouvelles applications dans le développement de l'électronique et des matériaux - les nanoscrolls de carbone conservent des bords ouverts et n'ont pas de capuchons.

"Par conséquent, les nanoscrolls peuvent changer de forme et leurs diamètres intérieur et extérieur, alors que les nanotubes ne le peuvent pas, " a déclaré Michael Fogler, professeur agrégé de physique à l'UCSD et premier auteur de l'article.

En collaboration avec Antonio Castro Neto, professeur de physique à l'université de Boston, et Francisco Guinée de l'Institut des sciences des matériaux de Madrid, les scientifiques ont proposé la construction d'un appareil dans lequel les propriétés électroniques du graphène sont utilisées pour faire rouler et dérouler le nanoscroll.

"L'appareil que nous envisageons est un nanoscroll de graphène qui peut être chargé par le courant d'une électrode à proximité, », a déclaré Fogler. « Plus il devient chargé, plus la répulsion électrostatique mutuelle des électrons à l'intérieur du rouleau le fait se dérouler. Donc, la tension sur l'électrode peut contrôler le diamètre et le nombre de bobines dans le rouleau.

« Nous montrons dans cet article que le contrôle électrostatique des nanoscrolls est tout à fait réalisable. Les tensions requises se situent dans la plage pratique. Puisque le graphène est si léger, l'emballage et le déballage se produiraient sur une échelle de temps d'un billionième de seconde. Donc, non seulement le degré de défilement peut être contrôlé, ces dispositifs nano-électromécaniques seront également ultra-rapides.

Fogler a déclaré que de tels nanoscrolls pourraient avoir un large éventail d'applications, tels que des actionneurs dont le fonctionnement ressemble à un clignotement des yeux, valves dans les dispositifs de laboratoire sur puce et même une forme de papier électronique. Précédemment, d'autres scientifiques ont tenté de construire des « machines » à défilement en utilisant des films plastiques minces, mais elles étaient soit trop rigides, soit trop fragiles pour bien fonctionner. En revanche, nanoscrolls en graphène, qui est mécaniquement plus résistant que tout autre matériau connu de l'homme, serait robuste, tout en restant ultra-léger et ultra-flexible. Ils conduiraient également l'électricité plus de mille fois mieux que le silicium.

Fogler a déclaré que les idées d'utiliser les propriétés électriques du graphène pour modifier sa structure, ou vice versa, sont encore assez récents, et donc les dispositifs proposés peuvent nécessiter un certain temps pour se développer. À court terme, les scientifiques espèrent que le graphène, qui est un conducteur d'électricité optiquement transparent, pourrait être utilisé pour remplacer les écrans à cristaux liquides actuels qui utilisent des films d'oxyde métallique minces à base d'indium, un métal rare qui devient de plus en plus cher et risque de manquer d'ici une décennie.