Des rubans de graphène où les électrons se déplacent librement, telle est la prouesse réalisée par une équipe internationale comprenant des chercheurs du CNRS, de l’Université de Lorraine et du synchrotron SOLEIL en France1, du Georgia Institute of Technology et du Oak Ridge National Laboratory aux Etats-Unis, de l’Université Leibniz en Allemagne.

Le graphène est un matériau constitué d’une seule couche d’atomes de carbone au potentiel exceptionnel. En effet, une feuille de graphène s’avère près d’un million de fois plus fine qu’un cheveu, plus résistante à la rupture que l’acier, tout en étant très légère. Physiquement, elle se présente sous la forme alvéolée d’un treillis en nid d’abeille. En empilant des feuilles de graphène, on obtient le graphite (le matériau gris constituant les mines de crayons). Le graphène est en outre doté d’une très bonne conductivité électrique : les électrons s’y déplacent jusqu’à 200 fois plus vite à température ambiante que dans le silicium. Son énorme potentiel en électronique explique pourquoi il est étudié sous toutes les coutures.

Les chercheurs ont choisi de synthétiser ce graphène à une dimension à partir d’un cristal facilement disponible dans le commerce, le carbure de silicium. Grâce à un procédé ingénieux, ils ont réussi à obtenir des rubans de graphène d’une très grande qualité structurale, formés d’un « feuillet » de carbone très étroit, de 40 nm de large.

Une fois dans le matériau, les électrons s’y déplacent de manière libre sans subir de collision. Leur mobilité électrique serait ainsi 1000 fois plus importante que celle des semi-conducteurs en silicium (mobilité inférieure à 1700 cm2/V.s) utilisés notamment dans les processeurs et mémoires d’ordinateurs. Il s’agit des premiers rubans de graphène dotés d’une telle conductivité à température ambiante.

De par leur exceptionnelle conductivité électronique à température ambiante, ces nouveaux rubans de graphène pourraient permettre de nombreuses applications en nanoélectronique de pointe.