Publié le 2024-02-29 14:35:00. Des chercheurs ont franchi une étape décisive dans la maîtrise du graphène, un matériau aux propriétés exceptionnelles, en parvenant à contrôler le flux d’électricité qui le traverse. Cette avancée ouvre des perspectives prometteuses pour le développement de dispositifs électroniques et quantiques de nouvelle génération.
- Une équipe internationale a réussi à créer une « bande interdite » ajustable dans le graphène, permettant de réguler la conduction électrique.
- Cette modification du graphène améliore également ses propriétés quantiques liées au spin des électrons, ouvrant la voie à la spintronique.
- La technique repose sur l’intercalation d’atomes de tellure entre les couches de graphène déposées sur une base d’iridium.
Cette percée, fruit d’une collaboration entre l’IMDEA Nanociencia, l’Université autonome de Madrid et l’INFN, pourrait révolutionner le domaine de l’électronique. Jusqu’à présent, le graphène, bien que réputé pour sa conductivité exceptionnelle, manquait de la capacité à contrôler précisément le flux d’électricité, un obstacle majeur à son intégration dans des applications technologiques avancées. Les chercheurs ont désormais trouvé un moyen de surmonter cet obstacle.
La clé de cette découverte réside dans l’intercalation contrôlée d’atomes de tellure (Te) entre les couches de graphène déposées sur un substrat d’iridium. En modifiant la quantité de tellure utilisée, les chercheurs ont observé qu’il s’organisait en deux structures distinctes. Au-delà d’un certain seuil, le graphène modifié présente un écart énergétique allant jusqu’à 240 milliélectrons-volts (240 meV) à température ambiante – une valeur stable et ajustable jamais observée auparavant.
Cette nouvelle configuration ne se contente pas de contrôler le flux d’électricité dans le graphène. Elle améliore également ses propriétés quantiques, notamment en ce qui concerne le spin des électrons. L’étude révèle que les électrons se comportent comme s’ils avaient tous le même type de spin en fonction de leur direction de propagation, un phénomène connu sous le nom d’effet Hall de spin quantique. Cet effet est fondamental pour le développement de la spintronique, une technologie prometteuse qui exploite le spin des électrons pour créer des dispositifs plus rapides et plus efficaces que ceux basés sur l’électronique conventionnelle.
« Nous avons démontré qu’il est possible de concevoir des matériaux hybrides à base de graphène combinant contrôle électronique et propriétés quantiques avancées », expliquent les chercheurs. Si cette structure peut être reproduite sur des matériaux isolants, elle pourrait ouvrir la voie à une nouvelle génération de dispositifs électroniques et quantiques plus performants, plus compacts et moins énergivores. Les applications potentielles sont vastes, allant de l’informatique à la médecine en passant par les énergies renouvelables.