Changer les propriétés du graphène une liaison à la fois

15 décembre 2020 | Audrey-Maude Vézina

Mise à jour : 16 décembre 2020

Le professeur Federico Rosei a collaboré avec une équipe internationale afin de modifier les propriétés du graphène pour son utilisation en électronique.

Visualisation de la réaction grâce à un microscope à effet tunnel.

Une équipe de recherche internationale, impliquant le professeur Federico Rosei de l’Institut national de la recherche scientifique (INRS), a démontré l’efficacité d’un procédé pour modifier les propriétés du graphène, une feuille de carbone si fine qu’elle a la même épaisseur qu’un atome. Cette réaction chimique, appelée photocycloaddition, modifie les liaisons entre les atomes grâce à la lumière ultraviolette (UV). Les résultats de l’étude ont récemment été publiés dans le prestigieux journal Nature Chemistry.

Un matériau exceptionnel

Le graphène a des propriétés physiques, optiques et mécaniques assez exceptionnelles. Il est, par exemple, couramment utilisé dans la fabrication d’écrans tactiles transparents en aérospatiale et en biomédecine. L’utilisation de ce matériau est toutefois limitée en électronique.

« Aucun autre matériau ne possède des propriétés semblables à celles du graphène, mais, contrairement aux semi-conducteurs utilisés en électronique, il lui manque une bande interdite. En électronique, cette bande est un espace qui ne comporte aucun niveau d’énergie pouvant être occupé par les électrons. Pourtant, elle est essentielle à l’interaction avec la lumière », explique le professeur Federico Rosei du Centre Énergie Matériaux Télécommunications de l’INRS.

Graphène

Provenant du Canada, de Chine, du Danemark, de France et du Royaume-Uni, les membres du groupe de recherche multidisciplinaire ont réussi à créer, pour la première fois, une bande interdite.

Actuellement, la recherche a un intérêt plutôt fondamental, mais elle pourrait avoir, au cours des prochaines années, des répercussions en opto-électronique, pour la fabrication de photodétecteurs ou dans le domaine de l’énergie solaire, par exemple.

« Nous pensons entre autres à la fabrication de cellules photovoltaïques à haute performance pour la conversion de l’énergie solaire en électricité, ou au domaine de la nanoélectronique pour la miniaturisation extrême de dispositifs », souligne le professeur Rosei.

Ces travaux sont complémentaires à l’article publié dans Nature Materials, en mai 2020, par une équipe italo-canadienne également sous la supervision du professeur Rosei.

Les activités de recherche du professeur Rosei ont été reconnues maintes fois par des distinctions et des prix nationaux et internationaux, dont la récente médaille Brimacombe de la Minerals, Metals & Materials Society (TMS). Il apparaît également parmi les 5 % des auteurs les plus cités en 2019 dans les différentes publications de la Société royale de chimie du Royaume-Uni et parmi les 2 % des chercheurs les plus cités au monde selon l’Université de Stanford.


À propos de l’étude

L’article « Long-range ordered and atomic-scale control of graphene hybridization by photocycloaddition » a été publié le 19 octobre 2020 dans le journal Nature Chemistry. Le groupe de recherche a, entre autres, reçu du soutien financier du Programme des chaires de recherche du Canada, de la National Natural Science Foundation of China, du Engineering and Physical Sciences Research Council et du State Key Laboratory of Urban Water Resource and Environment.