(PhysOrg.com) -- Des chercheurs de l'Université de Houston ont développé une méthode pour créer des matrices monocristallines du matériau graphène, une avancée qui ouvre la possibilité d'un remplacement du silicium dans les ordinateurs et l'électronique haute performance. Les travaux des chercheurs de l'UH et de leurs collaborateurs font la couverture du numéro de juin de Matériaux naturels .

Le graphène est une couche de carbone d'une épaisseur d'un atome qui a été fabriquée pour la première fois en 2004. Des réseaux monocristallins du matériau pourraient être utilisés pour créer une nouvelle classe de transistors à grande vitesse et de circuits intégrés qui utilisent moins d'énergie que l'électronique au silicium, car le graphène conduit l'électricité avec peu de résistance ou de génération de chaleur.

Mais l'industrie a besoin d'une méthode fiable et sans défaut pour fabriquer de grandes quantités de monocristaux de graphène. L'évolution signalée dans Matériaux naturels marque un pas vers le perfectionnement d'une telle méthode.

"En utilisant ces graines, nous pouvons faire croître un ensemble ordonné de milliers ou de millions de monocristaux de graphène, " dit Qingkai Yu, le premier auteur de l'article. Yu a développé le processus de croissance monocristalline au UH Center for Advanced Materials (CAM), où il était professeur adjoint de recherche en génie électrique et informatique.

"Nous espérons que l'industrie examinera ces résultats et considérera les matrices commandées comme un moyen possible de fabriquer des appareils électroniques, " dit Yu, qui est maintenant professeur assistant à la Texas State University à San Marcos et reste chef de projet au CAM.

Yu et Steven Pei, professeur de génie électrique et informatique de l'UH et directeur adjoint du CAM, a inventé la technique de croissance ensemencée de graphène brevetée par UH en 2010.

« Il y a encore un long chemin à parcourir. Cependant, ce développement rend possible la fabrication de circuits intégrés avec des transistors au graphène. Il s'agit peut-être de la première technologie de circuits intégrés viable basée sur la nano-électronique, " dit Pei.

Yong P. Chen, professeur adjoint de nanosciences et de physique à l'Université Purdue, était le co-auteur de l'article.

Au CAM, des matrices de graphène monocristallin ont été cultivées sur une feuille de cuivre à l'intérieur d'une chambre contenant du méthane à l'aide d'un processus appelé dépôt chimique en phase vapeur. Ce processus a été lancé par Yu à CAM en 2008 et est maintenant largement accepté comme méthode standard pour créer des films de graphène à grande surface pour des applications potentielles dans les écrans tactiles, livres électroniques et cellules solaires.

"Le graphène n'est pas encore là, en termes de production de masse de haute qualité comme le silicium, mais c'est un pas très important dans cette direction, " dit Chen, qui a dirigé les efforts de caractérisation du graphène à Purdue.

En plus de Yu et Pei, Les étudiants diplômés de l'UH Wei Wu et Zhihua Su, les chercheurs postdoctoraux Zhihong Liu et Peng Peng et le professeur assistant Jiming Bao ainsi que Chen et neuf autres chercheurs de l'Université Purdue, Laboratoire national de Brookhaven, Argonne National Laboratories et Carl Zeiss SMT Inc. ont co-écrit le document.

L'année dernière, deux scientifiques ont reçu le prix Nobel de physique pour la découverte du graphène. À ce moment-là, Yu travaillait au CAM pour développer des moyens de produire des quantités massives de graphène de haute qualité.

Les constatations rapportées dans Matériaux naturels ont démontré que les chercheurs pouvaient contrôler la croissance des réseaux ordonnés. Les chercheurs ont également été les premiers à démontrer les propriétés électroniques des joints de grains individuels.