Le graphème, matériau du futur

Les cristaux sont présent partout.

On peut citer l’exemple des cristaux liquides qui sont des substances qui lorsqu'on les chauffe, passent par des structures intermédiaires entre le cristal à réseau périodique bien ordonné dans trois directions et le liquide complètement désordonné. Dans ces états, ils tiennent à la fois du liquide et du cristal. Ces structures résultent de la forme non-sphérique de leurs molécules qui s'empilent comme des allumettes, des assiettes, les cartes d'un jeu de cartes ou encore des hélices. Ce sont ces mêmes cristaux liquides qui se cachent dans les écrans numériques sous le sigle LCD. Ces cristaux sont utilisées pour dévier la lumière dans le but de varier l’intensité des sous pixel (vert, rouge ou bleu) pour faire apparaître les différentes couleurs de l’écran.

En 2004, deux physiciens d’origine russe, André Geim et Konstantin Novoselov, travaillant en Grande-Bretagne, ont bel et bien isolé un tel cristal : le graphème. Il s’agit d’une découverte qui va révolutionner le monde de la cristallographie.

Le graphème est un cristal qui se forme non pas dans trois dimensions mais dans deux, avec une forme de nid d'abeille. Ce matériau est donc haut d'une couche d'atome en plus d'être léger, plus résistant que l'acier, malléable et plus transparent que le verre.

Le graphème a donc un grand avenir et sera peut-être à l'origine de la prochaine révolution industrielle bien que pour le moment il est encore impossible d'en fabriquer à grande échelle.

Un exemple de son utilisation est la superposition d’un cristal bidimensionnel de porphyrine qui est présent dans la chlorophylle pour transformer l’énergie solaire en énergie chimique. Cette énergie, via le cristal bidimensionnel de carbone (le graphème, situé juste en-dessous de porphyrine) est conduite grâce à ses propriétés de conductions exceptionnelles. On pourra imaginer qu'à terme ce genre de méta-matériau pourrait devenir des panneaux photovoltaïques.

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