Le graphène est un terme désignant une structure spéciale ou allotrope d’atomes de carbone où ils s’auto-assemblent en anneaux à six atomes de carbone à double liaison dans des feuilles bidimensionnelles. À l’échelle atomique, le graphène ressemble à la structure d’un grillage ou d’une clôture à mailles losangées et est une structure bidimensionnelle répétitive qui, lorsqu’elle est pliée en cylindres, est connue sous le nom de nanotube de carbone ou, lorsqu’elle est façonnée en une sphère , est souvent appelé buckyball ou fullerène. L’un des domaines les plus courants où les feuilles de graphène existent naturellement et sont produites en petites quantités se trouve dans ce qui est généralement mal étiqueté comme des crayons à mine, qui frottent les feuilles du réseau de carbone de la pointe du crayon lorsqu’il est abrasé contre le papier, laissant des marques de crayon familières .
Les matériaux graphitiques et la recherche sur la technologie du graphène sont considérés comme si importants au 21e siècle qu’ils ont valu à deux chercheurs britanniques de l’Université de Manchester le prix Nobel de physique en 2010. Andre Geim, un physicien néerlando-russe, et Konstantin Novoselov, un physicien russo-britannique, a découvert une méthode pratique de production de couches atomiques uniques de graphène. Les applications des couches atomiques de graphène couvrent le spectre des formes très denses de stockage de données dans les ordinateurs aux ultracondensateurs pour stocker l’énergie électrique et aux cellules solaires flexibles qui pourraient remplacer les difficiles à travailler avec du silicium. La forme bidimensionnelle unique des feuilles de graphène les rend également utiles dans la recherche en physique des particules dans les installations d’accélérateurs nucléaires, où elles peuvent avoir une masse au repos de zéro, leur permettant de présenter les caractéristiques du principe d’incertitude de Heisenberg lorsqu’elles sont bombardées par des flux d’électrons relativistes.
Les nombreuses applications commerciales potentielles du graphène ont conduit à une augmentation constante des articles publiés par la communauté scientifique. En 2011, plus de 25,000 157 articles de recherche et brevets ont été déposés pour des applications de graphène, la moyenne annuelle passant de 2004 en 2,500 à plus de 2010 XNUMX articles en XNUMX. Les développements dans les dispositifs photoniques et optoélectroniques au graphène sont l’un des domaines de recherche les plus prometteurs. En effet, le matériau pourrait améliorer l’efficacité des panneaux à diodes électroluminescentes (DEL) utilisés dans tout, des écrans d’ordinateur et de télévision aux capteurs de lumière. Le graphène rendrait ces écrans flexibles et plus durables, et remplacerait le besoin d’utiliser des métaux rares et parfois toxiques dans leur fabrication, tels que le platine et l’indium.
L’une des principales propriétés du graphène qui le rendrait utile comme écran tactile flexible pour un guichet automatique bancaire (ATM) ou une cellule solaire est qu’il peut être à la fois transparent pour le passage de la lumière et conducteur électrique efficace. Ce n’est que lorsque le prix Nobel de physique a été décerné en 2010, cependant, qu’un moyen facile de fabriquer de grandes quantités de couches atomiques uniques du matériau a été possible. Depuis la publication de la méthodologie de fabrication par les chercheurs de l’Université de Manchester, des scientifiques sud-coréens ont trouvé un moyen d’étendre le processus pour produire des feuilles de matériau pouvant être utilisées pour des écrans d’ordinateur et de télévision de taille standard.