Le graphène a été appelé le matériau miracle, mais le matériau à couche unique cherche toujours sa place dans le monde des matériaux. Maintenant, une méthode pour fabriquer du graphène «défectueux» pourrait fournir la réponse.

Aujourd'hui (30 juillet), dans la revue Nanotechnologie , une équipe de chercheurs rapporte avoir développé une approche électrochimique simple qui permet de créer intentionnellement des défauts dans le graphène, altérant ses propriétés électriques et mécaniques et rendant le matériau encore plus utile.

Les chercheurs ont utilisé une technique appelée synthèse électrochimique pour briser les flocons de graphite en couches de graphène. En faisant varier la tension, ils pourraient changer l'épaisseur du graphène résultant, zone de flocons, et le nombre de défauts - qui altèrent tous les propriétés du graphène.

"Le graphène est fondamentalement un métal - donc c'est un peu ennuyeux!" explique Mario Hofmann, chercheur à l'Université nationale Cheng Kung de Taïwan. "Mais lorsque vous commencez à ajouter des défauts, vous commencez à obtenir des effets intéressants."

Les premières études sur les propriétés électroniques du graphène qui ont attiré beaucoup d'attention et le prix Nobel de physique en 2010 ont utilisé du graphène qui a été produit à l'aide de ruban adhésif pour éliminer les flocons de graphène du graphite. Cependant, son homologue défectueux, l'oxyde de graphène, pourrait être le premier à se tailler une part de marché significative en tant que charges polymères et électrodes de batterie.

Un contrôle plus précis de la quantité et de la nature des défauts pourrait entraîner de nouvelles applications du graphène dans l'administration de médicaments ou l'électronique. "Bien que l'électrochimie existe depuis longtemps, c'est un outil puissant pour la nanotechnologie parce qu'elle est si finement ajustable." poursuit Hofmann. "Dans la production de graphène, nous pouvons vraiment profiter de ce contrôle pour produire des défauts." Le contrôle minutieux de la tension a permis à l'équipe un niveau de contrôle jusqu'alors inconnu de la quantité de ces défauts.

L'équipe a développé un système de tensions pulsées au lieu de tensions continues, leur permettant de démêler le mécanisme d'exfoliation. Pour surveiller l'évolution du graphène dans le solvant, ils ont découvert que le simple suivi de la transparence de la solution pouvait leur donner des informations quantitatives sur l'efficacité et le début de l'exfoliation.

Ils prévoient ensuite d'étudier les effets de l'ajustement des durées d'impulsion tout au long du processus d'exfoliation pour améliorer la quantité de graphène exfolié et introduire des formes d'impulsion plus complexes pour produire sélectivement certains types de défauts de graphène.