Le graphène ouvre la voie à une nouvelle vague d'électronique ultrarapide

L'une des utilisations proposées pour le graphène est la construction de transistors ultrarapides. Cela est dû à sa capacité à conduire les électrons à une vitesse proche de celle de la lumière. En outre, le graphène est souple et solide, ce qui le rend idéal pour une variété de processus de fabrication. Le seul obstacle est que le graphène est si efficace sur le plan électronique qu'il est considéré comme n'ayant pas de bande interdite. Une bande interdite est une plage d'énergie dans laquelle aucun état électronique ne peut exister, et donc aucune conductivité.

Le graphène, une feuille d'atomes de carbone d'une seule molécule d'épaisseur aux propriétés étonnantes, a été présenté comme un matériau potentiellement révolutionnaire pour les circuits intégrés, les transistors, les batteries, les cellules solaires et bien d'autres choses encore. Les semi-conducteurs ont des bandes interdites petites mais non nulles qui leur permettent de passer très rapidement d'un état à l'autre. La tentative de créer artificiellement des bandes interdites dans une bicouche de graphène pour moduler le courant s'est avérée inefficace à plus d'un titre. La principale raison est qu'en superposant des feuilles simples de graphène pour créer les bicouches nécessaires à l'électronique, de minuscules désalignements se produisent et entraînent une minuscule torsion dans le produit final, ce qui a d'énormes répercussions sur les propriétés électriques.

Des études spectrographiques montrent que les torsions du graphène génèrent des fermions de Dirac sans masse, c'est-à-dire des électrons qui se comportent comme des photons. Cela signifie qu'ils ne sont pas soumis aux bandes interdites techniques que les chercheurs ont essayé de perfectionner dans un graphène bicouche. En raison de cette absence, il est peu probable que le graphène soit utilisé dans les circuits intégrés à haute performance au cours des prochaines années. Toutefois, de nombreuses autres applications électroniques en graphène, moins contraignantes, sont en cours de développement à l'aide du matériau disponible.

• Écrans tactiles plus résistants que les matériaux de référence.
• Papier électronique avec une transmittance élevée du graphène monocouche.
• OLED pliable (flexible). Le graphène de haute qualité électronique a une capacité de pliage inférieure à 5 mm.
• Transistor à haute fréquence.
• Transistor logique piloté par une mobilité élevée.
• Photodétecteurs.

Les puces informatiques d'aujourd'hui reposent sur une plaquette de silicium, mais l'ordinateur du futur pourrait utiliser une fabrication de nanotubes de graphène à la place. Ces structures étant dotées d'excellentes propriétés, elles sont considérées comme l'avenir de la fabrication des transistors. À l'avenir, les chercheurs en graphène devront améliorer la qualité du graphène synthétique et étudier ses propriétés dans des conditions adaptées à la technologie.