Dr Richard Ordonez, un scientifique en nanomatériaux au Space and Naval Warfare Systems Center Pacific (SSC Pacific), avait des douleurs à l'estomac l'année dernière. Ainsi commence l'histoire de la découverte accidentelle que le miel - oui, le sous-produit de l'abeille-est un efficace, substitut non toxique pour la manipulation des caractéristiques de courant et de tension du graphène.

Le compagnon de laboratoire et ami d'Ordonez, Cody Hayashi, lui a offert du miel acheté en magasin comme cadeau de Noël et anti-inflammatoire pour son estomac, et Ordonez l'a gardé près de son poste de travail pour un usage quotidien. Un jour au labo, le duo étudiait divers matériaux diélectriques qu'ils pourraient utiliser pour fabriquer un transistor au graphène. D'abord, l'équipe a essayé d'utiliser l'eau comme diélectrique de la grille supérieure pour manipuler la conductivité électrique du graphène. Cette approche a échoué, ils procédèrent donc à diverses compositions de sucre et d'eau déminéralisée, un autre électrolyte, ce qui a quand même abouti à des performances négligeables. C'est alors que le miel a attiré l'attention d'Ordonez, et une percée scientifique accidentelle a été réalisée.

La découverte est détaillée dans un article de Nature Rapports scientifiques , dans lequel l'équipe décrit comment le miel produit une double couche électrique de la taille d'un nanomètre à l'interface avec le graphène qui peut être utilisée pour déclencher le transport ambipolaire du graphène.

"En tant que diélectrique de grille supérieure, l'eau est beaucoup trop conductrice, nous sommes donc passés au sucre et à l'eau désionisée pour contrôler la composition ionique dans l'espoir de pouvoir réduire la conductivité, " expliqua Ordonez. " Cependant, l'eau sucrée n'a pas fonctionné pour nous non plus parce que, comme diélectrique de grille, il y avait encore trop de courant de fuite. Par frustration, littéralement à quelques centimètres de moi se trouvait le miel que Cody avait acheté, nous avons donc décidé de déposer le miel sur du graphène pour qu'il serve de diélectrique à grille supérieure. À notre grande surprise, tout le monde a dit que cela ne fonctionnerait pas, nous avons essayé et cela a fonctionné. »

Ordonez, Hayashi, et une équipe de chercheurs de SSC Pacific, en collaboration avec l'Université d'Hawai′i à Mānoa, ont développé de nouveaux dispositifs au graphène dans le cadre d'un effort financé par la Navy Innovative Science and Engineering (NISE) pour imprégner la Marine de moyens peu coûteux, poids léger, dispositifs flexibles à base de graphène pouvant être utilisés comme capteurs et dispositifs portables de nouvelle génération.

"Traditionnellement, les transistors à grille électrolytique sont fabriqués avec des matériaux de gel ionique, " dit Hayashi. " Mais vous devez maîtriser les processus pour les synthétiser, et cela peut prendre plusieurs mois pour trouver la recette correcte requise pour que ces gels fonctionnent dans l'environnement. Certains des liquides sont toxiques, l'expérimentation doit donc être menée dans un environnement atmosphérique contrôlé. Le miel est complètement différent - il fonctionne de la même manière que ces matériaux beaucoup plus sophistiqués, mais est en sécurité, peu coûteux, et plus facile à utiliser. Le miel était une étape intermédiaire vers l'utilisation de gels ioniques, et éventuellement un remplacement pour certaines applications."

Ordonez et Hayashi envisagent la version à base de miel des produits à base de graphène utilisée pour le prototypage rapide d'appareils, puisque les appareils peuvent être créés rapidement et facilement repensés en fonction des résultats. Au lieu d'avoir à passer des mois à développer les matériaux avant même de commencer à les intégrer dans des appareils, l'utilisation du miel permet à l'équipe de lancer les tests initiaux sans attendre l'équipement de fabrication coûteux.

Ordonez voit également une utilisation de ces produits en science, La technologie, efforts de sensibilisation en génie et en mathématiques (STEM), puisque le miel est non toxique et pourrait être utilisé pour enseigner aux élèves le graphène.

Cette dernière innovation et publication faisait suite à la découverte du groupe l'année dernière selon laquelle les métaux liquides peuvent être utilisés à la place d'électrodes rigides telles que l'or et l'argent pour contacter électriquement le graphène. Cette, couplée à des recherches sur le graphène et la détection multispectrale, leur a valu le prix régional Far West du Federal Laboratory Consortium 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 pour les combattants, y compris les domaines du cyber, commander et contrôler, intelligence, surveillance et reconnaissance, et les systèmes spatiaux.