Les signaux électriques transmis à hautes fréquences ne perdent aucune de leur énergie lorsqu'ils sont passés à travers le graphène « matériel merveilleux », une étude menée par l'Université de Plymouth l'a montré.

Découvert en 2004, le graphène - qui ne mesure qu'un atome d'épaisseur et est environ 100 fois plus résistant que l'acier - a été identifié comme ayant une gamme d'utilisations potentielles dans les secteurs de l'ingénierie et de la santé.

Maintenant, la recherche a montré que le graphène surpasse tout autre matériau connu, y compris les supraconducteurs, lors du transport de signaux électriques à haute fréquence par rapport au courant continu, essentiellement transmettre des signaux sans aucune perte d'énergie supplémentaire.

Et comme le graphène manque de bande interdite, qui permet d'allumer et d'éteindre des signaux électriques à l'aide de silicium dans l'électronique numérique, les universitaires disent qu'il semble le plus applicable pour des applications allant des transistors et amplificateurs à grande vitesse de prochaine génération pour les téléphones mobiles et les communications par satellite aux capteurs biologiques ultra-sensibles.

L'étude a été dirigée par le Dr Shakil Awan, un maître de conférences à l'École d'informatique, Electronique et Mathématiques à l'Université de Plymouth, aux côtés de collègues des universités de Cambridge et du Tohoku (Japon) et de Nokia Technologies (Cambridge, ROYAUME-UNI).

Le Dr Awan a dit :

"Une compréhension précise des propriétés électromagnétiques du graphène sur une large gamme de fréquences (du courant continu à plus de 10 GHz) a été une quête importante pour plusieurs groupes à travers le monde. Les mesures initiales ont donné des résultats contradictoires avec la théorie car les propriétés intrinsèques du graphène sont souvent masqué par des signaux parasites beaucoup plus importants provenant du substrat de support, contacts métalliques et sondes de mesure. Nos résultats pour la première fois confirment non seulement les propriétés théoriques du graphène, mais ouvrent également de nombreuses nouvelles applications du matériau dans l'électronique à grande vitesse et la biodétection. »

L'étude, publié dans le IOP 2D Materials Journal, a été financé par l'EU Graphene Flagship, EPSRC, ERC et Nokia Technologies, et les résultats sont maintenant exploités dans le développement d'amplificateurs à faible bruit à grande vitesse et efficaces, mélangeurs, détecteurs de rayonnement et nouveaux biocapteurs.

Ce dernier fait l'objet d'un projet d'un million de livres sterling sur trois ans financé par l'EPSRC sur le développement de biocapteurs au graphène hautement sensibles pour la détection précoce de la démence (telle que la maladie d'Alzheimer) par rapport aux méthodes actuelles.

Le graphène est idéal pour cela car son bruit thermique à température ambiante est plus petit que tout autre matériau connu, permettant la détection sensible d'un petit nombre d'interactions anticorps-antigène pour indiquer la probabilité qu'un patient développe une démence à l'avenir.

Dr Alain Colli, de Nokia Technologies, mentionné:

« Les dispositifs au graphène pour les technologies sans fil de nouvelle génération (jusqu'à et au-delà de 10 GHz) progressent rapidement. Notre étude a permis de découvrir le comportement fondamental du graphène à hautes fréquences, qui sera essentiel dans la conception et l'évaluation des futurs dispositifs sans fil à base de graphène. Cela n'a été rendu possible que grâce à l'expertise multidisciplinaire des différents groupes basés chez Nokia, et à Plymouth, Universités de Cambridge et du Tohoku."