Graphène, qui est composé d'une couche d'atomes de carbone d'une épaisseur d'un atome dans un réseau en nid d'abeille (comme du grillage à poule à l'échelle atomique), est le matériau le plus fin au monde – et l'un des plus durs et des plus résistants. En effet, ces dernières années ont vu une explosion de la recherche sur les propriétés et les applications potentielles du graphène, qui a été présenté comme une alternative supérieure au silicium.
Parce que le graphène est un matériau bidimensionnel, "tout cela est une surface exposée, " dit le physico-chimiste Phaedon Avouris, directeur de la division Science et technologie à l'échelle nanométrique chez IBM T.J. Centre de recherche Watson à Yorktown Heights, N.Y. « Bien que le graphène possède un certain nombre de propriétés extrêmement utiles, y compris la mobilité électronique très rapide, haute résistance mécanique, et une excellente conductivité thermique, les interactions du graphène avec son environnement - par exemple, avec le substrat sur lequel il est posé, l'environnement ambiant, ou d'autres matériaux dans la structure d'un appareil - peuvent considérablement affecter et modifier ses propriétés intrinsèques."
"Notre intérêt est de comprendre les propriétés de ce nouveau matériau dans les conditions présentes dans la technologie actuelle et d'appliquer ces connaissances à la conception, fabriquer, et tester des dispositifs et circuits électroniques et optoélectroniques à base de graphène, " dit Avouris, qui présentera de nouveaux résultats expérimentaux sur l'utilisation du graphène en électronique rapide et en photonique lors de la réunion AVS à Nashville, Tennessee., tenue du 30 octobre au 4 novembre. Il discutera également de ce qui reste à faire pour traduire ces applications en produits commerciaux.
Avoris, un boursier IBM, est impliqué dans la recherche en nanotechnologie depuis 25 ans, et a passé les 15 dernières années à étudier les propriétés et les applications des nanotubes de carbone, un proche parent du graphène. "Il était donc naturel que lorsque le graphène a été isolé en 2004, J'y ai porté mon attention. Grâce au financement de la DARPA, nous avons commencé un effort concentré sur l'électronique de graphène, " il dit.
Contrairement aux semi-conducteurs conventionnels comme le silicium et l'arséniure de gallium, qui sont actuellement utilisés en électronique, le graphène n'a pas de bande interdite - la différence d'énergie entre l'état non conducteur et conducteur d'un matériau. « Cela le rend inadapté à la construction de commutateurs numériques, qui nécessitent la possibilité de couper complètement le courant, " dit Avouris. " Cependant, " il ajoute, "les excellentes propriétés électriques du graphène, tels que sa grande mobilité électronique couplée à une modulation de courant modeste, le rendent très approprié pour l'électronique analogique très rapide (haute fréquence), " qui sont utilisés dans les communications sans fil, radar, systèmes de sécurité, imagerie, et d'autres applications.
« Nous avons déjà fait la démonstration de transistors au graphène haute fréquence – supérieurs à 200 gigahertz – et de circuits électroniques simples tels que des mélangeurs de fréquence, " dit Avoris, « et nous avons également fait la démonstration de photodétecteurs très rapides et les avons utilisés pour détecter des flux de données optiques ».
À l'avenir, les chercheurs en graphène doivent améliorer la qualité du graphène synthétique et étudier ses propriétés dans des conditions pertinentes pour la technologie, dit Avouris, qui est "très optimiste" quant à l'avenir du graphène en électronique et en photonique et anticipe le développement de nouvelles applications supplémentaires.
