Des physiciens de l'Université de Linköping ont montré qu'une dose d'hydrogène ou d'hélium peut rendre le graphène "supermatériau" encore plus utile.
Le graphène a suscité de grandes attentes dont ses propriétés extrêmes dépendent du fait qu'il est constitué d'un seul feuillet d'atomes de carbone. Cependant, les forces d'attraction entre les atomes font que les feuilles sont attirées les unes vers les autres. Une solution consiste à ajouter de l'hydrogène atomique entre les couches.
Présenté dans la revue éminente Examen physique A , les calculs des chercheurs montrent que l'hydrogène à une concentration donnée affecte les forces atomiques de van der Waals et devient répulsif au lieu d'être attractif. Le résultat est que les feuilles de graphène se repoussent et flottent librement à quelques nanomètres l'une de l'autre (un exemple de ce qu'on appelle la lévitation quantique).
Professeur Bo E. Sernelius, qui a mené l'étude en collaboration avec son ancien doctorant Mathias Boström, identifie plusieurs applications possibles de la découverte :
Dans la présente étude, les chercheurs ont commencé avec deux feuilles de graphène non dopées sur un substrat de dioxyde de silicium (silice). La position de départ est les forces d'attraction de van der Waals et les feuilles sont obligées de se rapprocher. Cependant, une fois l'hydrogène atomique ajouté, des forces répulsives apparaissent. Un effet similaire a été observé en utilisant d'autres gaz tels que l'hydrogène moléculaire (H2) et l'hélium.
Le graphène est un matériau bidimensionnel, ce qui signifie qu'il conserve un caractère très particulier. C'est souple, transparent, plus fort qu'un diamant et a une capacité supérieure à conduire le courant électrique. En 2010, André Geim et Konstantin Novoselov ont reçu un prix Nobel de physique parce que, pour la première fois, ils ont réussi à produire des flocons de matériau stables.
