(PhysOrg.com) -- Depuis sa découverte relativement récente, le graphène a suscité beaucoup d'intérêt. Le graphène est extrait du graphite dans de nombreux cas, et se compose d'une feuille d'atomes de carbone liés ensemble dans un réseau hexagonal. Parce que le graphène n'a qu'une couche atomique d'épaisseur, il est intéressant pour les nanostructures. En outre, ses propriétés électriques et optiques en font une alternative possible aux matériaux actuellement utilisés en électronique et dans les capteurs. Il y a même des spéculations sur l'utilité du graphène pour les applications énergétiques. Les feuilles de graphène peuvent être superposées ou modelées pour obtenir différentes propriétés et remplir différentes fonctions.
Malheureusement, produire du graphène est un processus compliqué. Aussi, contrôler l'épaisseur des feuilles de graphène en couches a été quelque peu difficile jusqu'à présent. Dans un effort pour remédier à cela, un groupe à l'Université de Californie, Berkeley a trouvé un moyen de contrôler l'épaisseur du graphène produit. Le processus est décrit dans Lettres de physique appliquée :"Cristallisation catalysée par un métal de carbone amorphe en graphène."
« Il est souhaitable de contrôler les couches de graphène que vous avez, » raconte Ali Javey PhysOrg.com . Il est à la tête de ce projet à l'UC Berkeley. « Notre approche consiste à convertir le carbone amorphe en graphène cristallin. Nous avons constaté qu'en contrôlant l'épaisseur initiale du carbone amorphe utilisé, l'épaisseur du graphène peut être contrôlée. Notre procédé permet de mieux déterminer ce que nous pouvons obtenir du graphène en termes de propriétés pour des applications utiles. »
Javey et son équipe ont utilisé un procédé différent de celui utilisé jusqu'à présent pour produire des couches de graphène. "Pour la plupart, le procédé de dépôt chimique en phase vapeur a été utilisé, " il explique. « Vous avez une couche catalytique sur un substrat, et vous chauffez l'échantillon tout en y faisant passer une source de carbone en phase gazeuse qui se décompose à la surface. Cependant, ce processus n'est pas fermé, et il s'appuie sur le nombre pratiquement illimité d'atomes de carbone dans l'environnement. Parce qu'une quantité infinie de carbone est prélevée, il est difficile de contrôler le nombre de couches que vous obtenez.
La clé pour mieux contrôler les couches de graphène est de créer un environnement avec une quantité limitée de carbone. « Dans notre processus, nous utilisons une source de carbone solide qui est déposée en épaisseur finie sur le substrat. Ensuite, nous mettons la couche catalytique par-dessus. Parce que nous contrôlons l'épaisseur initiale du carbone, nous pouvons contrôler le nombre de couches de graphène que nous avons, », dit Javey.
Il poursuit :« C'est important parce que l'épaisseur affecte directement l'électricité, propriétés optiques et mécaniques du graphène. Pouvoir contrôler les couches de graphène nous permettrait de créer du graphène à des fins spécifiques, augmentant l'utilité globale de sa production.
L'étape suivante consiste à vérifier que le graphène produit de cette manière est de la même qualité que le graphène produit par dépôt chimique en phase vapeur. « Cela semble prometteur, », insiste Javey. « Nous avons utilisé la spectroscopie Raman pour comparer, et de ce point de vue, la qualité est bonne. Mais nous commençons également une analyse électrique, afin d'évaluer plus complètement la qualité.
Aller de l'avant, Javey s'attend à ce que ce processus puisse aider le graphène à être plus largement utilisé. « Il y a un certain nombre d'applications possibles pour le graphène, et une fois que nous le comprenons mieux, nous devrions pouvoir en faire bon usage.
Les autres membres de l'équipe comprenaient Roya Maboudian et son groupe de recherche à Berkeley.
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