En utilisant l'énergie du soleil et du graphène appliqué à la surface du carbure de silicium cubique, chercheurs de l'Université de Linköping, Suède, travaillent à développer une méthode pour convertir l'eau et le dioxyde de carbone en énergie renouvelable du futur. Ils ont maintenant franchi une étape importante vers cet objectif, rapportant une méthode qui permet de produire du graphène avec plusieurs couches dans un processus étroitement contrôlé. Les chercheurs ont également montré que le graphène agit comme un supraconducteur dans certaines conditions. Leurs résultats ont été publiés dans des revues scientifiques Carbone et Lettres nano .

Carbone, l'oxygène et l'hydrogène sont les trois éléments obtenus en séparant des molécules de dioxyde de carbone et d'eau. Les mêmes éléments sont les éléments constitutifs des substances chimiques utilisées pour le carburant, comme l'éthanol et le méthane. La conversion du dioxyde de carbone et de l'eau en carburant renouvelable pourrait offrir une alternative aux carburants fossiles et contribuer à réduire les émissions de dioxyde de carbone dans l'atmosphère. Jianwu Sun, maître de conférences à l'université de Linköping, essaie de trouver un moyen de faire exactement cela.

Des chercheurs de l'Université de Linköping ont déjà développé une méthode de pointe pour produire du carbure de silicium cubique, qui se compose de silicium et de carbone. La forme cubique a la capacité de capter l'énergie du soleil et de créer des porteurs de charge. C'est, cependant, insuffisant. Graphène, l'un des matériaux les plus fins jamais produits, joue un rôle clé dans le projet. Le matériau comprend une seule couche d'atomes de carbone liés les uns aux autres dans un réseau hexagonal. Le graphène a une grande capacité à conduire un courant électrique, une propriété qui serait utile pour la conversion de l'énergie solaire. Il possède également plusieurs propriétés uniques, et les utilisations possibles du graphène sont largement étudiées partout dans le monde.

Dans les années récentes, les chercheurs ont tenté d'améliorer le processus par lequel le graphène se développe sur une surface afin de contrôler les propriétés du graphène. Leurs progrès récents sont décrits dans un article de la revue scientifique Carbone .

"Il est relativement facile de faire croître une couche de graphène sur du carbure de silicium. Mais c'est un plus grand défi de faire croître du graphène uniforme sur une grande surface qui se compose de plusieurs couches les unes sur les autres. Nous avons maintenant montré qu'il est possible de faire croître du graphène uniforme qui se compose de jusqu'à quatre couches d'une manière contrôlée, " dit Jianwu Sun du Département de physique, Chimie et biologie à l'Université de Linköping.

L'une des difficultés posées par le graphène multicouche est que la surface devient inégale lorsque différents nombres de couches se développent à différents endroits. Le bord lorsqu'une couche se termine a la forme d'un minuscule, escalier à l'échelle nanométrique. Les couches plates sont souhaitables, donc ces étapes sont un problème, en particulier lorsque les marches s'accumulent en un seul endroit, comme un escalier mal construit dans lequel plusieurs marches ont été réunies pour former une grande marche. Les chercheurs ont maintenant trouvé un moyen d'éliminer ces gros, étapes unies en cultivant le graphène à une température soigneusement contrôlée. Par ailleurs, les chercheurs ont montré que leur méthode permet de contrôler le nombre de couches que contiendra le graphène. Il s'agit de la première étape clé d'un projet de recherche en cours dont l'objectif est de fabriquer du carburant à partir d'eau et de dioxyde de carbone.

Dans un article étroitement lié de la revue Lettres nano , les chercheurs décrivent des recherches sur les propriétés électroniques du graphène multicouche cultivé sur du carbure de silicium cubique.

"Nous avons découvert que le graphène multicouche possède des propriétés électriques extrêmement prometteuses qui permettent d'utiliser le matériau comme supraconducteur, un matériau qui conduit le courant électrique avec une résistance électrique nulle. Cette propriété particulière n'apparaît que lorsque les couches de graphène sont disposées d'une manière particulière les unes par rapport aux autres, " dit Jianwu Sun.

Des calculs théoriques avaient prédit que le graphène multicouche aurait des propriétés supraconductrices, à condition que les couches soient disposées d'une manière particulière. Dans la nouvelle étude, les chercheurs démontrent expérimentalement pour la première fois que c'est le cas. Les aimants supraconducteurs sont des aimants extrêmement puissants utilisés dans les caméras médicales à résonance magnétique et dans les accélérateurs de particules. Les domaines d'application potentiels des supraconducteurs sont nombreux, tels que les lignes d'alimentation électrique sans perte d'énergie, et les trains à grande vitesse qui flottent sur un champ magnétique. Leur utilisation est actuellement limitée par l'impossibilité de produire des supraconducteurs fonctionnant à température ambiante. Les supraconducteurs actuellement disponibles ne fonctionnent qu'à des températures extrêmement basses.