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Des chercheurs réussissent à cultiver du graphène sans défaut, des utilisations commerciales sont désormais en vue – High-teK.ca

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Les applications industrielles imaginées pour le graphène sont actuellement limitées par deux choses : le coût et la qualité. Il n’y a pas de feuille de route concrète pour prédire à quelle vitesse les dispositifs à base de graphène seront disponibles et à quel point ils seront courants. La qualité d’un échantillon de graphène dépend non seulement de sa pureté mais aussi de la nature des défauts de la géométrie. Une nouvelle méthode pour contrôler l’orientation, la géométrie des bords et l’épaisseur du graphène déposé en phase vapeur vient d’être découverte par un groupe paneuropéen de chercheurs. Avec des progrès continus et certaines initiatives de financement récemment annoncées, le plein potentiel du graphène en tant que matériau commercial commence maintenant à être mis en évidence.

l'éléphant

La force légendaire du graphène est strictement fonction de la qualité de l’échantillon. On dit souvent qu’il a une résistance 300 fois celle de l’acier toutefois force est une façon vraiment nébuleuse de définir un matériau. Il y a de la force dans la tension, la compression, la dureté, la ténacité et la fatigue pour n’en nommer que quelques-uns. Ce que nous devons vraiment savoir pour une feuille de graphène, c’est combien d’éléphants elle peut transporter. Heureusement, certains chercheurs ont estimé cela à partir d’expériences dans lesquelles ils en ont indenté un échantillon avec une sonde de microscope à force atomique. Ils ont déterminé qu’une feuille de l’épaisseur d’une pellicule de plastique soutiendrait un éléphant posé sur un crayon, à son tour debout sur la feuille.

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Obtenir ce genre de performance du graphène est un peu plus facile à dire qu’à faire. Les structures monocristallines sont considérablement plus robustes qu’un méli-mélo aléatoire de flocons de graphène – et considérablement plus coûteuses à produire. Le dépôt chimique en phase vapeur (CVD) est une méthode de production de graphène qui est moins chère et plus facile à mettre à l’échelle que les méthodes d’exfoliation mécanique originales par lesquelles il a été produit pour la première fois. Pour produire du graphène avec CVD, une source gazeuse de carbone est introduite dans une chambre où elle peut réagir puis se déposer sur une surface en tant que revêtement. En contrôlant les orientations cristallographiques de la matrice de cuivre sous-jacente, les chercheurs ont pu déposer des feuilles de graphène sans défaut de taille considérable.

Domaines de graphène hexagonaux Croissance atomiquement parfait structures, comme le saphir monocristallin ou le silicium, est un processus atrocement lent. À condition que les joints de grains des structures cristallines individuelles d’un échantillon soient correctement alignés, un matériau de haute qualité peut toujours être fabriqué sans qu’il s’agisse d’un monocristal. De nombreuses utilisations spéciales imaginées pour le graphène dépendent de ses propriétés électriques et optiques uniques. Les défauts perturbent le flux d’électrons, mais tant que cette perturbation est prévisible et contrôlée, elle peut être utilisée à son avantage. En théorie, la taille des feuilles de graphène ainsi fabriquées n’est limitée que par la taille du substrat de cuivre sous-jacent. Le graphène se distingue également par sa capacité à être incorporé dans d’autres nanostructures. Matériaux hybrides graphène-nanotubes ont été réalisés et offrent une extension intéressante hors de l’avion et dans la troisième dimension.

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Récemment, un autre projet européen a été financé à hauteur de 1,3 milliard (d’euros) sur dix ans pour être centré sur l’Université de technologie de Gotherburg, en Suède. Là, les chercheurs se concentreront sur les applications du graphène dans les ordinateurs, les batteries et les capteurs. D’autres rapports indiquent que Nokia, basé en Finlande, a été a accordé une subvention pour commencer l’étude d’applications commerciales plus immédiates, et donner l’impression qu’une course folle est peut-être sur le point de se dérouler. Il est important de regarder la situation dans son ensemble et de réaliser que le graphène est le dernier d’une longue lignée de matériaux à base de carbone qui ont captivé notre imagination collective – buckyballs, nanotubes, graphite, diamant – mais à chaque itération, nous semblons obtenir un peu plus proche de la technologie de prochaine génération.

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Document de recherche: Contrôle de l’orientation, de la géométrie des bords et de l’épaisseur du graphène par dépôt chimique en phase vapeur

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