téléviseurs à écran plat, les ordinateurs et les écrans de téléphones portables nécessitent tous des conducteurs électriques transparents pour connecter des appareils électriques intégrés sans obstruer le rétroéclairage. L'oxyde d'indium-étain (ITO) est actuellement utilisé à cette fin, mais c'est cher et fragile. Une alternative pas chère, à base d'un film composite constitué de graphène et d'un polymère ferroélectrique, est désormais disponible grâce à une équipe de recherche internationale, y compris des chercheurs de l'Institut A*STAR de recherche et d'ingénierie des matériaux (IMRE) à Singapour.

Le graphène est transparent car il n'est constitué que d'une seule couche d'atomes de carbone. "Le graphène peut montrer une conductivité électrique élevée et est également plus fort et beaucoup plus flexible que l'oxyde d'indium et d'étain, et pourrait donc même être utilisé pour des écrans pliables et des cellules solaires minces, " explique Guangxin Ni, un doctorant dans l'équipe de recherche.

Bien que très mince, la couche unique d'atomes de carbone du graphène forme une forte, des liaisons tenaces qui expliquent ses bonnes propriétés mécaniques et électriques. Dans son état vierge, cependant, La conductance électrique du graphène est faible car il contient très peu d'électrons libres pouvant transporter un courant électrique. Injection de charges électriques, généralement en appliquant une tension électrique, peut augmenter la conductivité; cependant, ceci n'est pas souhaitable dans les appareils grand public car il utilise de l'énergie électrique.

Le film mince de Ni et de ses collègues offre une solution plus permanente. Ils ont combiné du graphène avec un polymère ferroélectrique, qui a une charge électrique constante à sa surface. Ils ont fait pousser le graphène sur une feuille de cuivre en évaporant des molécules précurseurs organiques, puis déposé le polymère sur le dessus sous forme d'un film mince à partir de la solution. Lorsqu'il est mis en contact étroit, le champ électrique du polymère induit des charges électriques dans le graphène. Cela a augmenté la conductivité électrique du graphène par un facteur de 12.

L'avantage de cette approche est que ce don de charge est extrêmement durable, indéfiniment en théorie, et n'endommage pas le matériau et ne compromet pas sensiblement la haute transparence optique du graphène, note Kui Yao, membre de l'équipe d'IMRE. De plus, le processus de fabrication est très évolutif et adapté aux applications industrielles.

Avant de développer des applications commerciales, des conductivités encore plus élevées sont souhaitables :la conductivité de l'ITO est encore d'environ 20 % meilleure que celle de l'hybride graphène-polymère ferroélectrique. Néanmoins, l'équipe de recherche s'efforce de surmonter cette barrière et même de doubler la conductivité des films en optimisant et en améliorant la conception et la fabrication de ces dispositifs graphène/polymère. En cas de succès, l'équipe augmentera grandement le potentiel commercial de ce conducteur transparent, et rapprocher l'application commerciale large du graphène d'un pas de plus.