Les vitesses de connexion Internet pourraient être des dizaines de fois plus rapides qu'elles ne le sont actuellement, grâce aux recherches menées par des scientifiques de l'Université de Manchester utilisant le graphène, un matériau miracle.

Ecrire dans le journal Communication Nature , une collaboration entre les universités de Manchester et de Cambridge, qui comprend les scientifiques lauréats du prix Nobel, le professeur Andre Geim et le professeur Kostya Novoselov, a découvert une recette cruciale pour améliorer les caractéristiques des dispositifs au graphène à utiliser comme photodétecteurs dans les futures communications optiques à grande vitesse.

En combinant le graphène avec des nanostructures métalliques, ils montrent une amélioration de vingt fois dans la récolte de la lumière par le graphène, qui ouvre la voie aux progrès de l'Internet haut débit et d'autres communications.

En plaçant deux fils métalliques rapprochés sur le graphène et en éclairant cette structure, les chercheurs ont déjà montré que cela génère de l'énergie électrique. Ce dispositif simple présente une cellule solaire élémentaire.

Plus important encore pour les applications, de tels dispositifs au graphène peuvent être incroyablement rapides, des dizaines et potentiellement des centaines de fois plus rapides que les débits de communication dans les câbles Internet les plus rapides, ce qui est dû à la nature unique des électrons dans le graphène, leur grande mobilité et leur grande vitesse.

La principale pierre d'achoppement vers les applications pratiques de ces dispositifs par ailleurs très prometteurs a jusqu'à présent été leur faible efficacité. Le problème est que le graphène - le matériau le plus fin au monde - absorbe peu de lumière, environ seulement 3%, le reste passant sans contribuer à l'alimentation électrique.

Les chercheurs de Manchester ont résolu les problèmes en combinant du graphène avec de minuscules structures métalliques, spécialement disposé sur le graphène.

Ces nanostructures dites plasmoniques ont considérablement amélioré le champ électrique optique ressenti par le graphène et concentré efficacement la lumière dans la couche de carbone d'une épaisseur d'un atome.

En utilisant le rehaussement plasmonique, les performances de récolte de lumière du graphène ont été multipliées par vingt, sans rien sacrifier à sa vitesse. L'efficacité future peut être encore améliorée.

Dr Alexandre Grigorenko, un expert en plasmonique et un membre de premier plan de l'équipe, a déclaré:"Le graphène semble un compagnon naturel pour la plasmonique. Nous nous attendions à ce que les nanostructures plasmoniques puissent améliorer l'efficacité des dispositifs à base de graphène, mais c'est une agréable surprise que les améliorations puissent être si spectaculaires."

Le professeur Novoselov a ajouté :« 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 l'éventail des applications possibles.

"De nombreuses sociétés d'électronique de premier plan envisagent le graphène pour la prochaine génération d'appareils. Ce travail augmente certainement encore plus les chances du graphène."

Professeur Andrea Ferrari, du département d'ingénierie de Cambridge, qui dirigent l'effort de Cambridge dans la collaboration, a dit "Jusqu'à présent, la recherche sur le graphène s'est principalement concentrée sur la physique fondamentale et les dispositifs électroniques.

« Ces résultats montrent son grand potentiel dans les domaines de la photonique et de l'optoélectronique, où la combinaison de ses propriétés optiques et électroniques uniques avec des nanostructures plasmoniques, peut être pleinement exploité, même en l'absence de bande interdite, dans une variété d'appareils utiles, comme les cellules solaires et les photodétecteurs"

Le graphène est un nouveau matériau bidimensionnel qui peut être considéré comme une monocouche d'atomes de carbone disposés en un réseau hexagonal.

C'est un matériau miracle qui possède un grand nombre de propriétés uniques et est actuellement pris en compte dans de nombreuses nouvelles technologies.

Le matériau le plus fin du monde a été découvert à l'Université de Manchester en 2004, qui a été reconnu par le prix Nobel de physique 2010 décerné à Geim et Novoselov pour leurs « expériences révolutionnaires concernant le graphène matériel bidimensionnel ».