Des chercheurs du Space and Naval Warfare Systems Center Pacific (SSC Pacific) ont mis au point une nouvelle façon de contacter électriquement le graphène avec des métaux liquides plutôt que des électrodes rigides typiques telles que l'or et l'argent. Grâce à cette nouvelle méthode, l'équipe a démontré une faible résistance de contact avec un matériau de graphène comparable aux meilleurs exemples publiés dans la littérature scientifique, mais avec des avantages supplémentaires tels que la flexibilité et le faible coût.

Ce développement, ainsi que des recherches révolutionnaires sur le graphène et la détection multispectrale, a valu à l'équipe de cinq chercheurs le prix régional Far West 2016 du Federal Laboratory Consortium (FLC) dans la catégorie Développement technologique exceptionnel. SSC Pacific est le laboratoire de recherche et développement naval chargé d'assurer la supériorité de la guerre de l'information.

Depuis sa découverte en 2004, le graphène a été considéré comme le matériau du futur en raison de ses propriétés uniques et souhaitables :légèreté, souple, et un excellent conducteur d'électricité. La seule couche d'atomes de carbone du graphène est un million de fois plus mince que le papier, et pourtant le matériau connu le plus solide pour sa taille.

Le graphène est produit par un processus appelé dépôt chimique en phase vapeur (CVD). Typiquement, le graphène est cultivé sur du cuivre au cours du processus CVD, puis l'échantillon de graphène-cuivre est transféré sur un substrat souhaité où le cuivre est gravé. Ce processus de gravure nécessite des produits chimiques agressifs, et conduit souvent à la contamination du graphène, le rendant inutilisable. La nouvelle procédure de SSC Pacific utilise une méthode de transfert par électrolyse plus propre qui sépare doucement le graphène du cuivre par des bulles induites électriquement dans un bain-marie.

Les membres de l'équipe SSC Pacifique, en collaboration avec le College of Engineering de l'Université d'Hawaï, prenez ce graphène vierge et utilisez du galinstan (un métal liquide non toxique) pour fabriquer des produits propres, contacts électriques fiables. En raison de la capacité du métal liquide à se conformer aux surfaces, il forme un meilleur contact électrique avec des matériaux solides qui ne conduisent qu'à des degrés nominaux de rugosité de surface. L'utilisation de métal liquide permet aux chercheurs du SSC Pacifique de fabriquer rapidement des prototypes de dispositifs, ce qui leur permet de se concentrer sur les nouveaux phénomènes.

Les électrodes en métal liquide rendent non seulement la production de capteurs à base de graphène plus efficace, les caractéristiques flexibles des électrodes élargissent également considérablement les applications potentielles du matériau.

"C'est spécial car cela nous permet d'explorer des applications dans des appareils flexibles, " a déclaré Richard Ordonez, un membre de l'équipe SSC Pacifique. "Pour le combattant, cela signifie un flexible, matériau transparent et optique."

Le prix FLC a également récompensé les recherches révolutionnaires du groupe sur le graphène et la détection multispectrale; les chercheurs ont prouvé pour la première fois que le graphène peut être associé à des circuits intégrés pour détecter des signaux électromagnétiques, ce qui signifie qu'il existe un potentiel pour les produits à base de graphène capables de basculer entre visibles, infrarouge, et les modes radiofréquence.

Prendre, par exemple, les lunettes de vision nocturne que l'équipe graphène travaille à développer. Au lieu de la version volumineuse qui existe aujourd'hui, qui a une mauvaise vision périphérique et une capacité infrarouge limitée, les lunettes du futur seraient en graphène. Ils seraient légers, épouser le visage de l'utilisateur pour un champ de vision complet, et être réglable pour travailler dans une variété de spectres.

D'autres applications navales de la technologie pourraient inclure des capteurs de nouvelle génération, antennes reconfigurables, et des vêtements et équipements légers, y compris le matériel de camouflage pour annuler activement les signaux entrants. Il existe également de nombreuses possibilités d'utilisation commerciale du matériau, notamment sur le marché des wearables.

Les membres de l'équipe honorés par le prix incluent Nick Kamin, Dr James Adleman, Cody Hayashi, Richard Ordonez, et le Dr Carlos Torres.

Des descriptions plus détaillées des avancées scientifiques derrière le prix peuvent être trouvées dans un article publié dans Transactions IEEE sur les appareils électroniques .

Des recherches supplémentaires sur le graphène du SSC Pacific sur le fonctionnement bimode des transistors à électrons chauds à base de matériau 2D ont été récemment publiées dans Rapports scientifiques de la nature .