Le graphène est souvent considéré comme le matériau miracle du futur. Les scientifiques peuvent désormais faire pousser des couches de graphène parfaites sur des cristaux de la taille d'un centimètre carré. Une équipe de recherche de l'Université de Göttingen, en collaboration avec l'Université de technologie de Chemnitz et la Physikalisch-Technische Bundesanstalt Braunschweig, a étudié l'influence du cristal sous-jacent sur la résistance électrique du graphène. Contrairement aux hypothèses précédentes, les nouveaux résultats montrent que le processus connu sous le nom d'« effet de proximité » varie considérablement à l'échelle nanométrique. Les résultats ont été publiés dans Communication Nature .

La composition du graphène est très simple. Il s'agit d'une seule couche atomique d'atomes de carbone disposés en une structure en nid d'abeille. La forme tridimensionnelle fait déjà partie intégrante de notre quotidien :on la voit par exemple dans la mine d'un crayon ordinaire. Cependant, le graphène matériau bidimensionnel n'a été synthétisé en laboratoire qu'en 2004. Pour déterminer la résistance électrique du graphène à la plus petite échelle possible, les physiciens ont utilisé un « microscope à effet tunnel ». Cela peut rendre les structures atomiques visibles en balayant la surface avec une pointe métallique fine. L'équipe a également utilisé la pointe du microscope à effet tunnel pour mesurer la chute de tension et donc la résistance électrique du minuscule échantillon de graphène.

Selon la distance qu'ils ont mesurée, les chercheurs ont déterminé des valeurs très différentes pour la résistance électrique. Ils citent l'effet de proximité comme raison. "L'interaction variant dans l'espace entre le graphène et le cristal sous-jacent signifie que nous mesurons différentes résistances électriques en fonction de la position exacte, " explique Anna Sinterhauf, premier auteur et doctorant à la Faculté de physique de l'Université de Göttingen.

Aux basses températures de 8 Kelvin, qui est d'environ moins 265 degrés centigrades, l'équipe a trouvé des variations de résistance locale allant jusqu'à 270 pour cent. "Ce résultat suggère que la résistance électrique des couches de graphène épitaxiées sur une surface cristalline ne peut pas simplement être calculée à partir d'une moyenne prise à partir de valeurs mesurées à plus grande échelle, " explique le Dr Martin Wenderoth, chef du groupe de travail. L'équipe suppose que l'effet de proximité pourrait également jouer un rôle important pour d'autres matériaux bidimensionnels.