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Le fluorographène, un cousin du Téflon

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Le nouvel avatar du graphène est arrivé, il s'appelle le fluorographène. Cousin du Téflon, il pourrait avoir les mêmes utilisations mais on attend surtout de lui qu'il aide à concevoir et réaliser des composants électroniques nouveaux, comme de nouvelles LED.

Sur cette image ce n'est pas le fluorographène mais le graphane qui est représenté. En rouge on voit un atome d'hydrogène pour un atome de carbone. Toutefois, le fluorographène a une structure identique avec un atome de fluor pour chaque atome de carbone. © Mesoscopic Physics Group, Prof. Geim - University of Manchester

C'est encore le prix Nobel de physique 2010 Andre Geim qui est à la source d'une découverte basée sur le graphène. En collaboration avec des chercheurs chinois, russes, polonais et holandais, le découvreur du graphène de l'université de Manchester vient de publier dans le journal Small le résultat de recherches portant sur l'addition d'atomes de fluor à un feuillet de graphène. 

L'idée de base, qui avait déjà été exploitée pour la création d'un cousin du graphène, le graphane, est de considérer que les feuillets d'atomes de carbone de ce matériau magique ne sont que des grosses molécules carbonées similaires aux alcanes, alcènes, etc. Ainsi, il devait être possible d'ajouter à ces feuillets d'autres atomes, comme l'hydrogène ou le fluor.

C'est ce qu'a réalisé l'équipe internationale de chercheurs en réussissant à lier un atome de fluor pour chaque atome de carbone, tout comme Geim l'avait déjà produit avec d'autres pour faire du graphane à l'aide d'atomes d'hydrogène.

Le graphène et ses dérivés, des propriétés remarquables

On place beaucoup d'espoirs dans le graphène lui-même, dont celui d'ouvrir les portes à une nouvelle électronique avec des transistors ultrarapides et encore plus miniaturisés. D'autres envisagent de s'en servir pour obtenir des matériaux composites avec des performances dépassant celles des fibres de carbone, ou encore pour construire des capteurs ultrasensibles capables d'identifier une seule molécule d'un gaz toxique. Le graphène possède en effet de remarquables propriétés optique, électrique et de résistance mécanique.

On comprend donc l'importance d'étudier des dérivés du graphène lui-même, tout comme on l'a fait pour des dérivés des molécules carbonées, comme les molécules aromatiques et les polymères à l'origine des différentes matières plastiques. Les chercheurs comparent d'ailleurs le fluorographène avec le Téflon. Il combinerait avantageusement certaines des propriétés des deux matériaux.

Mais pour que le graphène et ses multiples avatars possibles révolutionnent vraiment notre monde, il faut pouvoir les produire en quantités industrielles. Pour le démontrer dans le cas du fluorographène, les chercheurs l'ont produit sous forme de poudres et de papier.

Pour le moment, ce matériau se comporte comme un isolant, chimiquement stable et capable de supporter de hautes températures. Or, pour imaginer une électronique basée sur le graphène, il faut pouvoir l'utiliser en tant que semi-conducteur. C'est bel et bien ce qu'il semble possible de faire avec le fluorographène et les physiciens pensent s'en servir à terme pour produire des diodes ou des LED.

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