Un nano-dispositif électrique à base de graphène a été créé, ce qui pourrait augmenter considérablement l'efficacité énergétique des voitures à combustible fossile.

Le nano-dispositif, connu sous le nom de « redresseur balistique », est capable de convertir la chaleur qui serait autrement gaspillée par les gaz d'échappement et le corps du moteur de la voiture en un courant électrique utilisable.

Certaines parties des pots d'échappement des voitures peuvent atteindre des températures de 600 degrés Celsius. L'énergie récupérée peut ensuite être utilisée pour alimenter des fonctionnalités automobiles supplémentaires telles que la climatisation et la direction assistée, ou être stocké dans la batterie de la voiture.

Le nano-redresseur a été construit par une équipe de l'Université de Manchester dirigée par le professeur Aimin Song et le Dr Ernie Hill, avec une équipe de l'Université du Shandong. L'appareil utilise la mobilité électronique phénoménale du graphène, une propriété qui détermine à quelle vitesse un électron peut voyager dans un matériau et à quelle vitesse les appareils électroniques peuvent fonctionner.

Le dispositif résultant est le redresseur de température ambiante le plus sensible jamais fabriqué. Les dispositifs conventionnels avec des rendements de conversion similaires nécessitent des températures cryogéniquement basses.

Même les moteurs à combustion interne les plus efficaces d'aujourd'hui ne peuvent convertir qu'environ 70 % de l'énergie brûlée à partir de combustibles fossiles en énergie nécessaire pour alimenter une voiture. Le reste de l'énergie créée est souvent gaspillé par les systèmes de chaleur d'échappement ou de refroidissement.

Greg Auton, qui a réalisé la majeure partie de l'expérience a déclaré :« Le graphène a des propriétés exceptionnelles; il possède le plus long libre parcours moyen des porteurs de tous les matériaux électroniques à température ambiante.

"Malgré cela, même les applications les plus prometteuses pour commercialiser le graphène dans l'industrie électronique ne profitent pas de cette propriété. Au lieu de cela, ils essaient souvent de s'attaquer au problème que le graphène n'a pas de bande interdite."

Le professeur Song qui a inventé le concept du redresseur balistique a déclaré :« Le principe de fonctionnement du redresseur balistique signifie qu'il ne nécessite aucune bande interdite. Pendant ce temps, il a une structure de dispositif planaire monocouche qui est parfaite pour tirer parti de la mobilité élevée des électrons pour atteindre une vitesse de fonctionnement extrêmement élevée.

"Contrairement aux redresseurs ou diodes classiques, le redresseur balistique n'a pas non plus de tension de seuil, ce qui le rend parfait pour la récupération d'énergie ainsi que pour la détection par micro-ondes et infrarouge".

Le graphène a été le premier matériau bidimensionnel au monde, isolé en 2004 à l'Université de Manchester, depuis lors, toute une famille d'autres matériaux 2D a été découverte.

L'avantage d'un nano-redresseur à base de graphène est son rendement élevé de conversion d'un courant alternatif à un courant continu à température ambiante, permis par la mobilité électronique extrêmement élevée obtenue dans ce travail.

Le groupe basé à Manchester cherche maintenant à intensifier la recherche en utilisant du graphène de grande taille et en réalisant des expériences à haute fréquence. La technologie qui en résulte peut également être appliquée à la récupération de l'énergie thermique gaspillée dans les centrales électriques.