Graphène materiau d'avenir 2014

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    26-Dec-2014

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Graphne matriaux prometteur pour l'industrie et la vie courante.

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<ul><li> 1. Graphne materiau d'avenir. CNAM Paris 9 Octobre 2014 Annick Loiseau, Laboratoire d'tude des micro structures. ONERA - CNRS Unit mixte Chatillon, trois thmatiques structures de basses dimensionalit, relation des structures et de la plasticit. Giancarlo Faini, Laboratoire de photonique et Nanostructures. CNRS Recherche fondamentale et matriaux. Physique des Nano structures, tude basse temprature des supra conducteurs. Ouverture de la confrence. Mme Zanetti. Un cristal tout fait particulier: le cristal qui fait rver les chercheurs. Il peut raliser des choses que l'on imaginait pas. Cristal Synthtique en deux dimensions. Giancarlo Faini Le Monde des Nanos Du Carbone au Graphne Les Applications Le Contexte franais et europen Un grain de beaut gal un milion de nanomtre. La taille d'un cheveu est cent microns. Quatre atomes de silicium gal un nanomtre. Pour l'observation la longueur d'onde doit tre comparable l'objet observ. Un objet est nano si une dimension est de l'ordre du nanomtre, et ses caractristiques doivent lies cette dimension. On peut construire un nano tube de carbone, et une des dimensions d'une membrane peut tre bidimensionnelle du fait d'une paisseur nano. Une paisseur nano est importante dans les effets physiques et des proprits lectroniques. Dans un fil quantique c'est la physique quantique qui gre la circulation lectronique. Dans les vitraux ce sont les particules mtalliques qui font varier les couleurs du verre. Les marqueurs mdicaux peuvent tre crs grce au matriaux nano. Proprits mcanique, conduction, optique, thermique sont modifi par utilisation des matriaux et dimensions nano. Surface et volume influent sur les proprits et l'on fait donc varier les dimensions selon les caractristiques recherches. Pour les laboratoires c'est trs intressant de modeler la matire la dimension nano pour tudier les ractions Des structures cette chelle. La redcouverte de la photographie donne une impulsion la micro lectronique. Einstein avait estim en 1905 qu'un molcule de sucre mesurait 1 Nanomtre. Les technologies de nanoscience ont permis un dveloppement phnomnal du stockage informatique en 40 ans. Le but: mettre 24 Volumes de l'encyclopdie dans une tte d'pingle. Des techniques ont t dveloppes pour le contrle de ce qui est cr et ce que l'on veut regarder, ou en crant ce que l'on veut regarder l'chelle nano. </li> <li> 2. Annick Loiseau Graphne vient du grec ancien: crire. Graphite assembl par hexagones et distance carbone-carbone trs courte et trs rsistente. En revanche on peut cliver les plans facilement et crire avec. Diamant est isotrope, trs dur et isolant. Trois formes: molcule de fullerne assembl par des pentagones 3D. Nanotube de diamtre nano et plusieurs mm de long 2D. Graphne est simplement un plan de graphite qui a t effeuill par retrait d'un scotch donc 1Dimension. On s'en rend compte par microscope tunnel car la vision change quans il reste une seule couche de matriau. Pourquoi l'engouement? Le graphite est trs anisotrope il faut chauffer beaucoup por rompre les liaisons. Le graphite est un semi mtal. Quand une bande d'nergie est trs dense elle est conductrice d'lectricit et en revanche elle est isolante s'il y a une grand gap ou semi-conductrice si le gap est petit. L'nergie est une masse d'lectron se dplaant dans une bande. Paul Dirac a t le premier dcrire le comportement de dplacement de 1000 km/S. Les lectrons se dplacent sans masse effective dans la structure du graphne. La mobilit dans les bandes d'nergie du graphne est cent fois suprieure au meilleur conducteur. La conductivit 4 K peut tre quantifie et mesure mme temprature ambiante. La contrainte admissible sur la graphne est quivalente deux tonnes sur l'paisseur d'un film alimentaire. Le nitrure de Bore est comparable, sulfure de tungstne, sulfure de Molybdne et d'autres matriaux dont les plans sont peu lis entre eux. L'innovation est telle que l'on peut empiler une couche de graphne sur une couche de sulfure, la couche tant elle-mme paisse d'un seul atome. On peut apporter des matriaux en craquant une seule mollcule sur une couche de graphne et ce matriaux se rorganise en surface. Giancarlo Faini Les applications sont dans tout les domaines industriels et domestiques du fait que l'on puisse amliorer les surfaces et proprits des matriaux. Une ralisation sur des polymres est un colage entre deux films cuivre et graphne pour des objets tactiles en particulier. On utilise un lastomre pour manipuler ces couches et les dposer sur d'autres surfaces. On a introduit des nano tubes dans des membranes de dimension trs fine et donc ces proprits trs innovantes sont la rsistance et la souplesse. On peut dposer du graphne et contrler le diamtre des trous de l'ordre du nanomtre. La rtention d'atomes dans la filtration d'eau sale ou le squenage d'ADN sont possibles. Les tudes sont en cours. Pour le photovoltaque on peut augmenter le passage de lumire vers des cellules de silicium et mme au sein des cellules. Pour les batteries souples base de graphne les dmonstrations ont dj eu lieu pour allumer des LED. Les proprits des matriaux sont altres avec les dimensions fines et l'on aura des besoins de nouveaux matriaux pour les applications de l'lectronique rapide, ou haute frquence. On peut galement utiliser le spin de l'lectron plutt que la charge lectronique actuellement. L'lectronique flexible est possible selon les applications dveloppes au CEA et Cambridge. </li> <li> 3. Le problme est qu'on ne sait pas couper la conductivit du graphne ce qui ne permet pas de l'utiliser dans des composants classiques. Il y a un projet de 74 organismes partenaires venant de nombreux pays pour la recherche et la production industrielle. Il s'agit de mieux tirer parti de la recherche en dveloppant des applications et instruments lis aux dcouvertes. Des applications comme l'aviation peuvent bnficier de l'utilisation de nouveaux matriaux recouverts sur la carlingue afin d'augmenter la capacit de la cage de faradey. Les capteurs peuvent galement tre beaucoup plus sensibles et miniaturiss en plus de fonctionner de faon diffrente: lorsque qu'une molcule entre en contact avec le graphne elle modifie ses proprits et ces modifications deviennent alors le signal de la prsence de cette molcule dtecte. On peut dire que le graphne tait dj utilis dans l'industrie ptrolire mais il tait alors mal configur, considr comme un poison et peu valoris. Le graphite et par consquent le graphne tait gnrs par le craquage involontaire de molcules et de la prsence de mtaux. RDM-ROW Dominique Marc Deschamps http://slideshare.net/reporter/documents </li> </ul>