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Le graphène crée de l’électricité lorsqu’il est frappé par la lumière – High-teK.ca

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Ah le graphène ! La feuille de carbone d’un atome d’épaisseur, bon marché et facile à fabriquer, peut ajouter une autre capacité étrange, fantastique et peut-être qui change la vie à sa liste de caractéristiques : elle a une réponse thermoélectrique incroyablement sensible à la lumière. En termes simples : graphènelorsqu’il est frappé par une lumière de presque n’importe quelle longueur d’onde, peut produire un courant électrique.

La découverte a été faite par une équipe de chercheurs du MIT aux États-Unis et du National Institute for Materials Science au Japon. Une feuille de graphène a été traitée de sorte qu’elle ait deux régions avec des propriétés électriques différentes (une jonction pn). Ensuite, en faisant briller un laser infrarouge de 850 nm sur le matériau, une différence de température entre les deux régions est créée et un courant électrique circule. Cet effet est causé par une réponse des porteurs chaudsoù les électrons acquièrent suffisamment d’énergie pour se déplacer, mais le réseau sous-jacent de carbone reste froid.

Ceci est important car une réponse de porteurs chauds n’a jamais été observée que dans des matériaux réduits à (presque) zéro absolu, ou lorsqu’un laser extrêmement puissant est utilisé pour chauffer le matériau. La réponse des porteurs chauds du graphène se produit à température ambiante et sur une large gamme de fréquences et, plus important encore, elle ne nécessite qu’une très faible source de lumière pour déclencher l’effet.

Depuis sa découverte en 2004 (en enlevant une fine couche d’un morceau de crayon de graphite à l’aide de ruban adhésif), une multitude de composants électroniques, mécaniques et propriétés optiques ont conduit graphène être surnommé un « matériau merveilleux » – et dans cette nouvelle découverte, ces trois sphères se chevauchent pour produire un effet qui pourrait révolutionner l’énergie solaire, la médecine, l’astronomie, la photographie, la défense, etc.

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Graphène émiettéIl convient de souligner qu’il ne s’agit que d’une découverte préliminaire et qu’il est donc difficile de deviner quelles pourraient être les applications ultimes, mais nous pouvons certainement faire des suppositions éclairées. Tout d’abord, cet effet thermoélectrique pourrait être utilisé dans des panneaux solaires. Les panneaux photovoltaïques actuels basés sur la technologie du silicium ne sont sensibles qu’à une fraction des longueurs d’onde émises par le soleil – un panneau solaire en graphène pourrait être moins cher à fabriquer et plus efficace. En biologie, cet effet pourrait être utilisé pour détecter des molécules de maladies et de toxines, dont beaucoup émettent une petite quantité de lumière lorsqu’elles sont éclairées par une source extérieure.

En astronomie et en photographie, le graphène pourrait être utilisé comme un photodétecteur très sensible qui fonctionne sur une vaste bande du spectre, y compris l’infrarouge avec lequel de nombreux capteurs ont du mal. La même technologie pourrait être appliquée aux lunettes de vision nocturne à usage militaire – et bien sûr, dans presque tous les cas énumérés ci-dessus, le graphène serait une alternative moins chère aux solutions actuelles.

Tout cela, à partir d’un matériau qui n’était isolé que depuis quelques années ! À long terme, nous ne savons vraiment pas toute l’étendue de ce que les technologies à base de graphène nous permettront de faire ; ce sera probablement tout ce qui précède, puis certains.

En savoir plus sur graphèneou environ La découverte du MIT

[Image credit: University of Manchester]

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