Et si la mine de nos crayons à papier devenait une source d’intérêt ?  C’est actuellement ce qui est en train de se passer au sujet du graphène. Ce composé présente bon nombre de propriétés intéressantes pour les industriels, ce qui entraîne une course à la publication dans ce domaine. A titre d’exemple, l’Union Européenne vient de dépenser la somme d’un milliard d’euros pour développer la recherche et devenir pionnière dans l’exploitation du graphène. Parmi ces propriétés, l’une d’entre elles pourrait nous permettre de développer les mêmes capacités que notre chat : voir dans le noir !

Qu’est-ce que c’est le graphène ?

La découverte de ce composé s’est faite un peu par hasard, au sein de l’université de Manchester, par deux physiciens russes : Andre Geim et Jostya Novoselov. En enlevant un simple ruban adhésif d’un morceau de graphite, ils ont obtenu un cristal en deux dimensions : le graphène. Ils ont obtenu en 2010 le prix Nobel de phyique pour cette découverte.

Si on observe au microscope la mine du crayon à papier, on constate qu’il s’agit d’un assemblage de feuilles de l’épaisseur d’un atome de carbone, appelé graphite. Chaque feuille ressemble à un grillage et  est organisée en hexagone qui présente un atome de carbone à chaque «sommet». Ce qu’on appelle le graphène est l’isolation de l’une de ses feuilles.

Le graphène est un matériau ultra-léger mais son agencement régulier d’atomes de carbone, lui permet également d’être ultra-résistant car la liaison carbone-carbone est l’une des plus stables présentes dans la nature. C’est également un excellent conducteur et en plus de transporter aisément le courant, il évacue également les charges électriques ainsi que la chaleur,  permettant de limiter la perte d’énergie par échauffement. Grâce à ses nombreuses propriétés, le graphène pourrait être utile dans divers domaines.

Actuellement, le principal problème du graphène est sa production. La complexité du processus pour obtenir un produit pur rend la fabrication très coûteuse. Néanmoins, des chercheurs semblent avoir trouvé un moyen de produire du graphène en grande quantité grâce à un… mixeur ! Il suffit, tout simplement, de mixer pendant environ trente minutes des mines de crayon avec de l’eau et du détergeant !

Le graphène pour une vision nocturne

Afin de voir dans le noir, il faut un système capable de capter une partie précise du spectre de la lumière, l’infrarouge. Autrement dit, cela équivaut à un système pouvant détecter la chaleur dégagée par les objets.

Grâce au graphène, le professeur Zhaohui Zhong et son équipe de l’Université du Michigan ont réussi à créer une lentille composée en partie de graphène. Son principal avantage est sa petite taille, contrairement aux systèmes actuels volumineux et nécessitant un système de refroidissement.

Le professeur Zhong et son équipe ne sont pas les premiers à avoir essayé de mettre en place une lentille composée de graphène. Leurs prédécesseurs se sont heurtés à l’insensibilité du graphène à certaines parties du spectre lumineux. Le graphène étant composé d’une seule couche d’atome, il ne peut absorber que 2-3% de la lumière qu’il reçoit : quantité trop faible pour générer un signal électrique détectable.

Pour contourner ce problème, l’équipe de chercheurs dirigée par le professeur Zhong a créé un «sandwich» de couches de graphène. Ce “sandwich” se compose d’une alternance de barrières isolantes et de tranches extrêmement fines de graphène. Cette méthode permet de mesurer la charge électrique produite dans le graphène qui va interférer avec un courant électrique proche. En effet, les électrons relâchés lorsque la lumière touche le graphène va permettre d’amplifier le signal électrique.

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Quelle est l’utilité de ces lentilles ? Elles pourraient être utiles aux militaires mais aussi aux policiers, pompiers et pour d’autres métiers où les personnes doivent travailler dans l’obscurité. Cette technologie peut aussi servir pour nos loisirs tels que pour les chasseurs ou pécheurs, ou tout simplement quand on doit retrouver sa voiture après une soirée dans une rue mal éclairée, se lever le soir en évitant de marcher sur les jouets qui traînent…

La stupéfiante polyvalence du graphène est à l’origine de nombreuses autres applications commerciales. La plus attendue est celle de l’écran souple pour nos futurs appareils high-tech. D’autres applications dans le domaine de l’aéronautique, de l’énergie sont également en cours de développement.