Le prix Nobel de physique 2010 a été décerné aux deux scientifiques qui ont isolé le premier le graphène, cristaux de graphite d'une épaisseur d'un atome. Maintenant, un chercheur du Cullen College of Engineering de l'Université de Houston essaie de développer une méthode pour produire en masse ce matériau révolutionnaire.

Le graphène a plusieurs propriétés qui le rendent différent de tout le reste sur Terre :c'est le premier matériau bidimensionnel jamais développé; le matériau le plus fin et le plus résistant au monde ; le meilleur conducteur de chaleur jamais trouvé; un bien meilleur conducteur d'électricité que le cuivre; il est pratiquement transparent; et est si dense qu'aucun gaz ne peut le traverser. Ces propriétés font du graphène un changeur de jeu pour tout, des périphériques de stockage d'énergie aux écrans plats.

Plus important encore, peut-être, est le potentiel du graphène en remplacement du silicium dans les puces informatiques. Les propriétés du graphène permettraient à la croissance historique de la puissance de calcul de se poursuivre pendant des décennies.

Pour profiter de ces avantages, bien que, un moyen de créer abondamment, le graphène sans défaut doit être développé. Qingkai Yu, professeur adjoint de recherche au département de génie électrique et informatique du collège et au Center for Advanced Materials de l'université, développe des méthodes pour produire en masse un tel graphène de haute qualité.

Yu utilise une technologie connue sous le nom de dépôt chimique en phase vapeur. Au cours de ce processus, il chauffe le méthane à environ 1000 degrés Celsius, briser le gaz en ses blocs de construction d'atomes de carbone et d'hydrogène. Les atomes de carbone se fixent ensuite à une surface métallique pour former du graphène.

"Cette approche pourrait produire à bon marché, du graphène de haute qualité à grande échelle, " dit Yu.

Yu a démontré pour la première fois la viabilité du dépôt chimique en phase vapeur pour la création de graphène il y a deux ans dans un article paru dans la revue Applied Physics Letters. Il a depuis continué à travailler pour perfectionner cette méthode.

Les recherches initiales de Yu aboutissaient souvent à plusieurs couches de graphène empilées sur une surface de nickel. Il a ensuite découvert l'efficacité du cuivre pour la création de graphène. Le cuivre a depuis été adopté par les chercheurs sur le graphène dans le monde entier.

Le travail de Yu n'est pas terminé. Les couches uniques de graphène qu'il est maintenant capable de créer sont formées de plusieurs cristaux de graphène qui se rejoignent au fur et à mesure de leur croissance. Les endroits où ces cristaux se combinent, connu sous le nom de joints de grains, sont des défauts qui limitent l'utilité du graphène, notamment en remplacement des puces informatiques à base de silicium.

Yu tente de créer de grandes couches de graphène qui se forment à partir d'un seul cristal.

"Vous pouvez imaginer à quel point ce type de graphène est important, " a déclaré Yu. " Les semi-conducteurs sont devenus une industrie de plusieurs milliards de dollars basée sur le silicium monocristallin et le graphène est appelé le matériau de l'ère post-silicium. Le graphène monocristallin est donc le Saint Graal de la prochaine ère des semi-conducteurs."