Les scientifiques lauréats du prix Nobel, le professeur Andre Geim et le professeur Kostya Novoselov, ont fait un grand pas en avant en étudiant le graphène, un matériau merveilleux, et en révélant ses propriétés électroniques passionnantes pour de futures applications électroniques.

Ecrire dans le journal Science , les universitaires, qui a découvert le matériau le plus mince du monde à l'Université de Manchester en 2004, ont révélé plus sur les propriétés électroniques de son cousin légèrement plus gros - le graphène bicouche.

Les chercheurs, des universités de Manchester, Lancaster (Royaume-Uni), Nijmegen (Pays-Bas) et Moscou (Russie), ont étudié en détail l'effet des interactions entre électrons sur les propriétés électroniques du graphène bicouche.

Ils ont utilisé des dispositifs de graphène bicouche de très haute qualité qui sont préparés en suspendant des feuilles de matériau sous vide. De cette façon, la plupart des mécanismes de diffusion indésirables des électrons dans le graphène pourraient être éliminés, améliorant ainsi l'effet de l'interaction électron-électron.

Ce dernier pourrait être vu comme de forts changements dans le spectre électronique de basse énergie - il devient fortement anisotrope, ou directionnellement dépendante. C'est le premier effet du genre où les interactions entre les électrons dans le graphène peuvent être clairement vues.

La raison de ces propriétés électroniques uniques est que les quasiparticules (électrons et trous, qui transportent le courant électrique) dans ce matériau sont très différents de ceux de tout autre métal. Ils possèdent une symétrie chirale (une symétrie entre les électrons et les trous) du type de celles qui existent entre les particules et les antiparticules en physique des hautes énergies.

En raison de ces propriétés, les matériaux à base de graphène sont parfois appelés « CERN sur un bureau » – faisant référence au Grand collisionneur de hadrons en Suisse. Ce n'est qu'une des raisons pour lesquelles les propriétés électroniques sont particulièrement intéressantes et apportent souvent des surprises.

Les travaux pionniers du professeur Geim et du professeur Novoselov leur ont valu le prix Nobel de physique en 2010 pour « des expériences révolutionnaires concernant le graphène matériel bidimensionnel ».

La paire, qui ont travaillé ensemble pendant plus d'une décennie depuis que le professeur Novoselov était le doctorant du professeur Geim, consacraient tous les vendredis soirs à des expériences « out of the box » sans lien direct avec leurs principaux thèmes de recherche.

Un vendredi, ils ont utilisé du scotch pour décoller des couches de carbone d'un morceau de graphite, et se sont retrouvés avec un seul atome d'épaisseur, film bidimensionnel de carbone – graphène.

Le graphène est un nouveau matériau bidimensionnel qui peut être considéré comme une monocouche d'atomes de carbone disposés en un réseau hexagonal. Lorsque deux couches de graphène sont liées d'une certaine manière, ils forment du graphène bicouche – un matériau très intéressant et inhabituel en soi.

Le graphène et le graphène bicouche possèdent un certain nombre de propriétés uniques, telles que des conductivités électroniques et thermiques extrêmement élevées en raison des vitesses d'électrons très élevées et de la haute qualité des cristaux, ainsi que la résistance mécanique.

Le professeur Novoselov a déclaré :« La technologie de production de graphène mûrit de jour en jour, ce qui a un impact immédiat à la fois sur le type de physique passionnante que l'on retrouve dans ce matériau, et sur la faisabilité et la gamme d'applications possibles. » Le professeur Geim a ajouté :« Le graphène bicouche de haute qualité est certainement un matériau passionnant à part entière, et il a certainement sa propre niche dans les applications."