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Un milliard d'euros pour la recherche sur le graphène, matériau miracle

Le graphène est un matériau miracle dont on attend qu’il révolutionne l’électronique, notamment pour construire les futurs écrans souples. Avec le Human Brain Project, la Commission européenne va financer à hauteur d'un milliard d'euros sur dix ans des recherches sur ce matériau avec un Projet phare des technologies futures et émergentes (« FET Flagship ») baptisé Graphène.

Une vue d'artiste montrant la structure 2D en nid d'abeille d'un feuillet de graphène. Le graphite de nos crayons est un empilement de telles structures. © Jannik Meyer Une vue d'artiste montrant la structure 2D en nid d'abeille d'un feuillet de graphène. Le graphite de nos crayons est un empilement de telles structures. © Jannik Meyer

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Le graphène fait l'objet de toutes les attentions depuis les expériences capitales réalisées sur ce nouveau matériau voilà moins de dix ans et qui ont valu le Prix Nobel de physique 2010 à Andre Geim et Konstantin Novoselov de l'université de Manchester. Cristal bidimensionnel d'un seul plan atomique de carbone, le graphène possède des propriétés extraordinaires, notamment électriques (meilleur conducteur que le cuivre) et mécaniques (100 à 300 fois plus résistant à la rupture que l'acier) ; de plus, il est imperméable à tous les gaz.

Les technologies à base de graphène permettent d'envisager à court terme des applications comme de nouveaux produits électroniques à la fois rapides, flexibles et résistants comme le papier électronique, et des dispositifs de communication enroulables (comme le projet Morph).


La découverte des prix Nobel de physique 2010 pourrait révolutionner l'électronique. Andre Geim et Konstantin Novoselov sont parvenus à isoler un matériau jamais vu, grâce à un bout de Scotch et une mine de crayon ! Le graphène pourrait à l'avenir remplacer le silicium dans les transistors. © nouvo, YouTube

Vers des applications médicales du graphène

À plus long terme, ces technologies pourraient déboucher sur des applications révolutionnaires dans le domaine médical, comme des rétines artificielles. Les systèmes électroniques et optiques rapides, l'électronique flexible, les composants légers et les batteries avancées comptent parmi les plus importantes applications potentielles de ce cristal.

Permettre le développement de ces applications en Europe sera l'objectif du projet Graphène : les recherches menées iront de la production des matériaux aux composants et à l'intégration des systèmes, et cibleront un certain nombre d'objectifs spécifiques exploitant les propriétés uniques de ce cristal.

À l'issue d'un processus de sélection de deux ans, le projet Graphène a été retenu par la Commission européenne parmi 35 projets initialement en compétition (le Human Brain Project en est un autre). Il est mené par un consortium de 74 partenaires académiques et industriels issus de 17 pays. Il réunit ainsi 126 groupes de recherche et disposera d'un budget initial de 54 millions d'euros sur 30 mois. Le projet est coordonné par le professeur Jari Kinaret, de la Chalmers University of Technology à Gothenburg, en Suède.

Grâce au graphène, spintronique et matériaux composites

Jari Kinaret conduira les activités de recherche conjointement avec les responsables des 15 axes du projet : 11 axes scientifiques et technologiques (matériaux, santé et environnement, recherche fondamentale sur le graphène et les matériaux bidimensionnels au-delà du graphène, électronique haute fréquence, optoélectronique, spintronique, capteurs, électronique flexible, applications à l'énergie, nanocomposites, et enfin technologies de production) et quatre axes associés à la gestion du projet et à l'innovation.

L'équipe dirigeante sera assistée par un conseil consultatif d'orientation stratégique composé notamment de quatre Prix Nobel de physique (Andre Geim, Albert Fert, Klaus von Klitzing et Konstantin Novoselov) et des représentants d'industriels majeurs comme Nokia et Airbus.


De futures applications possibles du graphène : des capteurs, des cellules solaires, des électrodes flexibles, ou encore des écrans d'affichage souples. © byunghee1, YouTube

Durant cette première phase, le projet Graphène se concentrera sur les technologies de l'information et de la communication (TIC) et l'étude des propriétés physiques de transport, sur les applications associées à l'énergie et sur les capteurs. À l'issue des 30 mois de cette phase de montée en puissance, le projet inclura de nombreux nouveaux groupes et activités pour atteindre ses ambitions. La nouvelle structure du projet sera définie lors des discussions relatives au programme de recherche Horizon 2020 de l'Union européenne. Son financement devrait alors s'étaler sur dix ans et atteindre le milliard d'euros de budget consolidé.

La France, premier partenaire du projet Graphène

Avec 14,1 % du budget attribué, la France, au travers de ses équipes de recherche publique et industrielle, se situe au premier rang des pays partenaires pour la phase de lancement du projet, par le volume des recherches conduites. Le partenariat français implique les équipes de 15 laboratoires représentés légalement par le CNRS, le CEA, l'université de Strasbourg, l'université Lille 1 et Thales.

Annick Loiseau, du Laboratoire d'étude des microstructures (CNRS-Onera), missionnée par le CNRS, représente la France dans le réseau de contacts nationaux qui réunit les scientifiques fortement impliqués dans l'élaboration du projet.


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