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Décidément étonnant, le graphène peut devenir magnétique

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Le graphène, ses propriétés et ses applications potentielles sont parmi les sujets de recherche les plus activement explorés en ce début de XXIe siècle. Et les découvertes se succèdent : la dernière est que le graphène peut devenir paramagnétique, ce qui ouvre des perspectives en spintronique.

Une image d'artiste montrant un réseau d'atomes de carbone formant un feuillet de graphène, un matériau aux propriétés variées et mal connues. © Jannik Meyer

La découverte au LHC des secrets de la matière noire et de l'énergie noire, en liaison avec la supersymétrie et des dimensions spatiales supplémentaires, s'étant révélée plus problématique que prévu, d'autres directions de recherches fascinantes vont probablement avoir encore plus d'écho dans les décennies à venir. L'une d'entre elles est la nanotechnologie avec ses implications pour la médecine, la bio-informatique et une nouvelle électronique.

L'un des matériaux les plus prometteurs pour une révolution nanotechnologique est incontestablement le graphène. L'académie suédoise ne s'y est d'ailleurs pas trompée en attribuant le prix Nobel de physique 2010 à ses découvreurs.


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

Du graphène paramagnétique

L'un d'eux, Andre Geim, vient de publier dans le journal Nature Physics un article dont une première version était déjà disponible sur arxiv depuis un certain temps.

Avec des collègues, le chercheur a montré que le graphène, initialement constitué d'une couche monoatomique de carbone désormais bien connue, peut devenir un matériau magnétique.

Pour cela, les physiciens du solide ont créé des sites vacants en enlevant des atomes de carbone dans le réseau ou ont remplacé une petite partie de ces atomes de carbone par du fluor. Le dosage est important car un nombre trop important de défauts de ce genre dans un feuillet de graphène compromettrait sa stabilité dans le premier cas et ne le doterait pas de propriétés paramagnétiques dans le second.

Le matériau obtenu n'est que faiblement magnétique. Il ne se fixerait pas à une plaque de fer, par exemple. Mais selon Geim, il pourrait avoir d'intéressantes applications dans le domaine de la spintronique.