Une membrane de carbone accrochée librement, d'une épaisseur de

seulement un atome, le plus petit matériau du monde, a été créée par

une équipe de chercheurs européens. Leurs résultats pourraient être

utilisés pour réaliser des composants électroniques super rapides et

accélérer le développement de médicaments.

Leur travail, en partie financé par le sixième programme-cadre de l'UE, est publié dans la dernière édition de la revue Nature.

En 2004, le professeur André Geim de l'Université de Manchester et ses

collègues ont découvert une nouvelle catégorie de matériaux qui sont en

fait des feuilles d'atomes de l'épaisseur d'un seul atome. La

découverte a mis en effervescence le monde de la physique, mais des

expériences réalisées sur ces fins films ont permis de penser que ces

nouveaux matériaux se rompraient simplement s'ils n'étaient pas

attachés fermement à un substrat. Le professeur Geim et des collègues

d'Allemagne et des Pays-Bas ont testé cette théorie au cours de la

dernière étape de la recherche.

Le graphène est une simple couche d'atomes de carbone reliés en un

motif qui ressemble à un grillage de poulailler. Les chercheurs ont

créé une feuille de graphène sur une puce de silicium et attaché le

graphène à un délicat échafaud de fils d'or. Ils ont ensuite dissous la

puce dans de l'acide, laissant la feuille de graphène accrochée

librement à l'échafaud.

La membrane de graphène avait une superficie d'environ un micromètre carré et contenait environ 30 millions d'atomes de carbone. Malgré sa ténuité, la membrane s'est révélée remarquablement stable. La clé de sa résistance réside dans le fait que les couches ne sont pas parfaitement plates, mais légèrement froissées, une propriété qui rend le matériau stable, à l'instar du carton ondulé.

«De parfaits cristaux atomiques en 2D ne peuvent pas exister, à moins que leur taille soit limitée ou qu'ils contiennent de nombreux défauts cristalliques», écrivent les chercheurs. «Les ondulations microscopiques du graphène en 2D observées dans la troisième dimension fournissent une nouvelle manière inattendue de réconcilier la haute qualité du graphène avec sa stabilité thermodynamique.»

«Les membranes bidimensionnelles sont complètement différentes des cristaux tridimensionnels conventionnels», a commenté Dr Jannik Meyer de l'institut Max Planck de recherche sur les corps solides. «Nous commençons seulement à découvrir leurs propriétés fondamentales et à rechercher leurs possibles applications.»

Les scientifiques pensent que ces nouveaux matériaux pourraient être utilisés comme épurateurs pour filtrer les gaz légers ou pour fabriquer des commutateurs électromécaniques miniatures. Ils pourraient également être utilisés comme support pour les molécules individuelles étudiées à l'aide de microscopes électroniques, et constituer dès lors un apport non négligeable pour les chercheurs médicaux qui seraient ainsi en mesure d'analyser rapidement les structures atomiques des molécules complexes.

«Il s'agit d'un type de technologie complètement neuf, même nanotechnologie n'est pas le mot adéquat pour décrire ces nouvelles membranes», a déclaré le professeur Geim. «Nous avons montré qu'il est possible de produire des membranes très fines, de l'épaisseur d'un seul atome. Et nous pensons que cette technologie peut également être adaptée à des applications réelles. Toutefois, le vrai défi consiste à réaliser de telles membranes à un prix avantageux, immédiatement disponibles pour des applications à grande échelle.»