Les futurs ordinateurs fonctionneront peut-être un peu mieux, grâce à un raffinement de la fabrication du graphène à l'Université Rice.

Les chercheurs sur le riz ont appris à fabriquer des feuilles vierges de graphène, la forme de carbone d'une épaisseur d'un atome, à partir de sucre de table ordinaire et d'autres substances à base de carbone. Ils le font en une seule étape à des températures suffisamment basses pour rendre le graphène facile à fabriquer.

Le laboratoire du chimiste Rice James Tour a rapporté dans la version en ligne du journal La nature cette semaine cette grande surface, le graphène de haute qualité peut être cultivé à partir d'un certain nombre de sources de carbone à des températures aussi basses que 800 degrés Celsius (1, 472F). Aussi chaud que cela puisse paraître, la différence entre faire fonctionner un four à 800 et 1, 000 degrés Celsius est significatif, Tour dit.

"A 800 degrés, le silicium sous-jacent reste actif pour l'électronique, alors qu'à 1, 000 degrés, il perd ses dopants critiques, " dit Tour, T.T. et W.F. de Rice Chaire Chao en chimie ainsi que professeur de génie mécanique et science des matériaux et d'informatique.

Soleil de Zhengzong, un étudiant diplômé de quatrième année au laboratoire de Tour et auteur principal de l'article, ont découvert que le dépôt de sources riches en carbone sur des substrats de cuivre et de nickel produisait du graphène sous n'importe quelle forme qu'il désirait :simple, feuilles bi- ou multicouches qui pourraient être très utiles dans un certain nombre d'applications.

Sun et ses collègues ont également découvert que le processus s'adapte facilement à la production de graphène dopé; cela permet de manipuler les propriétés électroniques et optiques du matériau, ce qui est important pour la fabrication de dispositifs de commutation et de logique.

Pour le graphène vierge, Sun a commencé avec un film mince de poly (méthacrylate de méthyle) (PMMA) - peut-être mieux connu sous son apparence commerciale sous le nom de Plexiglas - filé sur un substrat de cuivre qui a agi comme un catalyseur. Sous chaleur et basse pression, l'écoulement d'hydrogène et d'argon gazeux sur le PMMA pendant 10 minutes l'a réduit en carbone pur et a transformé le film en une seule couche de graphène. La modification du débit de gaz lui a permis de contrôler l'épaisseur du graphène dérivé du PMMA.

Ensuite, c'est devenu plus intéressant, dit Soleil. Il s'est tourné vers d'autres sources de carbone, y compris une fine poudre de saccharose - alias sucre de table. "Nous avons pensé qu'il serait intéressant d'essayer ce genre de choses, " dit Sun. "Alors que d'autres laboratoires changeaient les catalyseurs métalliques, nous avons essayé de changer les sources de carbone."

Sun a mis 10 milligrammes de sucre (et plus tard de fluorène) sur une feuille de cuivre d'un centimètre carré et l'a soumise aux mêmes conditions de réacteur que le PMMA. Il s'est rapidement transformé en graphène monocouche. Sun s'attendait à des défauts dans le produit final, étant donné les propriétés chimiques des deux substances (une forte concentration d'oxygène dans le saccharose, cycles à cinq atomes dans le fluorène); mais il a découvert que les défauts topologiques potentiels s'auto-guériraient au fur et à mesure que le graphène se formerait.

« Alors que nous examinions de plus en plus le processus, nous avons trouvé que ce n'était pas seulement intéressant, mais utile, " dit Soleil.

Il a essayé et échoué à faire pousser du graphène sur du silicium et de l'oxyde de silicium, qui a soulevé la possibilité de faire pousser du graphène à motifs à partir d'un film mince de cuivre ou de nickel façonné déposé sur des plaquettes de silicium.

Le graphène dopé ouvre plus de possibilités pour l'utilisation de l'électronique, Tour a dit, et Sun l'a trouvé assez simple à faire. A partir de PMMA mélangé à un réactif dopant, mélamine, il a découvert que l'écoulement du gaz sous pression atmosphérique produisait du graphène dopé à l'azote. Le graphène vierge n'a pas de bande interdite, mais le graphène dopé permet le contrôle de la structure électrique, ce que l'équipe a prouvé en construisant des transistors à effet de champ.

"Chaque jour, la croissance du graphène sur silicium approche du stade de préparation au niveau industriel, et ce travail va encore plus loin, ", a déclaré la tournée.