Des chercheurs finlandais et taïwanais ont découvert comment le graphène, une couche mince de carbone à un seul atome, peut être forgé en objets tridimensionnels en utilisant la lumière laser. Une illustration frappante a été fournie lorsque les chercheurs ont fabriqué une pyramide d'une hauteur de 60 nm, qui est environ 200 fois plus grande que l'épaisseur d'une feuille de graphène. La pyramide était si petite qu'elle pouvait facilement tenir sur une seule mèche de cheveux. La recherche a été soutenue par l'Académie de Finlande et le ministère de la Science et de la Technologie de la République de Chine.

Le graphène est un proche parent du graphite, qui se compose de millions de couches de graphène et peut être trouvé dans les pointes de crayon courantes. Après que le graphène a été isolé pour la première fois en 2004, les chercheurs ont appris à le produire et à le manipuler régulièrement. Le graphène peut être utilisé pour fabriquer des appareils électroniques et optoélectroniques, comme les transistors, photodétecteurs et capteurs. Dans le futur, nous verrons probablement un nombre croissant de produits contenant du graphène.

"Nous appelons cette technique le forgeage optique, puisque le processus ressemble à forger des métaux en formes 3D avec un marteau. Dans notre cas, un faisceau laser est le marteau qui forge le graphène en formes 3D, " explique le professeur Mika Pettersson, qui a dirigé l'équipe expérimentale du Centre de nanosciences de l'Université de Jyväskylä, Finlande. « La beauté de la technique est qu'elle est rapide et facile à utiliser; elle ne nécessite aucun produit chimique ou traitement supplémentaire. Malgré la simplicité de la technique, nous avons été très surpris au départ lorsque nous avons observé que le faisceau laser induisait des changements aussi importants sur le graphène. Il a fallu du temps pour comprendre ce qui se passait."

"En premier, nous étions sidérés. Les données expérimentales n'avaient tout simplement aucun sens, " dit le Dr Pekka Koskinen, qui était responsable de la théorie. "Mais petit à petit, par une interaction étroite entre expérimentations et simulations informatiques, l'actualité des formes 3D et leur mécanisme de formation ont commencé à devenir clairs."

"Lorsque nous avons examiné pour la première fois le graphène irradié, on s'attendait à trouver des traces d'espèces chimiques incorporées dans le graphène, mais nous n'en avons pas trouvé. Après quelques inspections plus minutieuses, nous avons conclu qu'il doit s'agir de défauts purement structurels, plutôt que le dopage chimique, qui sont responsables de ces changements dramatiques sur le graphène, " explique le professeur agrégé Wei Yen Woon de Taïwan, qui a dirigé le groupe expérimental qui a effectué la spectroscopie photoélectronique aux rayons X à l'installation de synchrotron.

Le nouveau graphène 3-D est stable et il a des propriétés électroniques et optiques qui diffèrent du graphène 2-D normal. Le graphène forgé optiquement peut aider à fabriquer des architectures 3D pour les appareils à base de graphène.