Les news du graphène: supraconductivité et intégration dans des Oled

Depuis sa découverte en 2004, on suspecte le graphène d’avoir des propriétés de supraconduction, c’est-à-dire d’être capable de transporter le courant électrique sans résistance.

Mais jusqu’à maintenant on n’avait réussi à le rendre supraconducteur qu’en le dopant ou en le couplant à un autre supraconducteur, sans savoir si les propriétés supraconductrices observées provenaient réellement du graphène ou sans que cela n’affecte pas certaines autres de ses propriétés.

Isolation de la supraconduction du graphène

Des chercheurs de l’université de Cambridge (UK) en partenariat avec des chercheurs israéliens et norvégiens ont réussi à activer le potentiel dormant du graphène à la supraconduction. Leurs résultats publiés dans Nature Communications (DOI: 10.1038/NCOMMS14024), ont été obtenus en le couplant à un matériau appelé PCCO (praseodymium cerium copper oxide). Ce type de supraconducteur, appelé cuprates ou supraconducteurs à haute température critique, possède des propriétés électroniques bien connues. En utilisant un microscope à effet tunnel, les chercheurs ont pu distinguer la supraconduction provenant du PCCO de celle provenant du graphène.

Une supraconduction à symétrie p-wawe ?

La supraconduction se caractérise notamment par la formation de paires d’électrons. Les scientifiques distinguent différents types de supraconduction selon l’alignement du spin des deux électrons formant une paire. Dans le cas du PCCO les spins sont antiparallèles ce qui est caractéristique d’une symétrie dite “d-wawe”. Et ce que les chercheurs ont vu dans le graphène était très différent, ils pensent qu’il s’agirait d’une symétrie “p-wawe”. Ces résultats sont très importants à deux égards : d’une part, cela prouve que le graphène possède bien des propriétés supraconductrices intrinsèques et d’autre part cela lèverait une partie du voile sur l’existence, jusqu’à présent supposée, de cette supraconductivité à symétrie p-wawe que l’on n’arrive pas à vérifier depuis 20 ans.

S’il est confirmé que le graphène possède ce type de supraconduction, cela ouvre tout un champ pour la recherche théorique et appliquée. Tout d’abord pour comprendre cette nouvelle symétrie supraconductrice et ensuite pour inclure le graphène supraconducteur à des objets très variés comme des composants électroniques moléculaires.

Des électrodes d’Oled en graphène

Les chercheurs de l’institut allemand Fraunhofer, en partenariat avec des industriels (notamment l’espagnol Graphenea et le britannique Bristish Aixtron) au sein du projet de recherche européen “Gladiator”, ont réussi à produire des électrodes d’Oled à partir du graphène. Les électrodes produites font 2×1 cm².

Méthode de fabrication

La production de ces électrodes est opérée dans le vide. Dans une chambre en acier, une plaque (wafer) de cuivre de grande pureté est chauffée à 800°C. Les chercheurs injectent alors un mélange de méthane et d’hydrogène pour initier la réaction chimique.Le méthane se dissout dans le cuivre et forme des atomes de carbone à la surface de la plaque. Le procédé ne prend que quelques minutes. Après une phase de refroidissement, on transfert la couche de graphène sur un support polymère.

Préparation pour la commercialisation

Les chercheurs du projet, qui doit s’achever en avril 2017, travaillent aujourd’hui à améliorer le procédé pour retirer les impuretés ou défauts qui peuvent subsister lors du transfert de la couche de graphène de la plaque de cuivre vers un autre support. “Les premiers produits pourraient être lancés dans 2-3 ans”, prédit Béatrice Beyer, chef du projet, mais, les applications possibles sont pléthores : écrans tactiles (un film polymère remplacerait la plaque de verre), fenêtre intelligente régulant la lumière ou activant des filtres polarisant, cellules photovoltaïques, textiles high-tech, dispositifs médicaux…

Sophie Hoguin