C'est une découverte récente, mais dons les applications futures sont très prometteuses. Isolé pour la première fois en 2004, le graphène possède en effet des propriétés tout à fait remarquables (.pdf) en matière de conductivité électrique. À l'heure où l'industrie des semi-conducteurs se heurte aux contraintes physiques du silicium, la loi de Moore révélant d'ores et déjà ses limites, le salut pourrait venir du graphène.
Le graphène est un cristal de carbone bidimensionnel formé de cellules hexagonales. Empilé, il donne le graphite. Outre la conductivité électrique, le graphène offre une excellente résistance mécanique tout en se montrant flexible. La conductivité thermique est deux fois plus importante que celle du cuivre tout en présentant une meilleure dissipation de la chaleur.
Du WiFi 100 fois plus rapide
Mais le graphène ouvre également des perspectives très intéressantes dans les réseaux sans fil. Un papier publié dans Technology Review, le journal du MIT, explique que l'utilisation d'une antenne en graphène pourrait améliorer significativement les débits. Alors que le WiFi exploite au mieux des fréquences dans la bande du gigahertz (GHz), le graphène permettrait d'entrer dans l'ère du térahertz (THz).
Selon les estimations du professeur Ian Akyildiz et de son équipe, il est possible d'atteindre des débits de 100 térabits par seconde pour des communications en champ proche (à quelques centimètres près). Dans un rayon d'un mètre, une antenne en graphène permettrait d'atteindre un débit d'un térabit par seconde, ce qui permettrait d'échanger en une seconde et entre deux mobiles dix films en haute définition.
Les expérimentations conduites au Georgia Institute of Technology sont pour l'instant très éloignées du stade de la production industrielle. Il reste encore à concevoir une telle antenne, dont les dimensions seront nanométriques (10 à 100 nanomètres de large pour 1 micromètre de long). Il faudra aussi repenser tout l'environnement informatique autour de ces antennes.
L'Union européenne est dans les starting blocks
Reste que les défis pour développer ces antennes et les systèmes informatiques qui pourront interagir avec sont d'ores et déjà relevés. L'Union européenne a retenu le graphène pour bénéficier d'un financement d'un milliard d'euros, avec le cerveau artificiel. Le consortium FET Graphene sera ainsi soutenu par la Commission pour les dix prochaines années.
Décrit comme "révolutionnaire", le projet "s'attachera à l'étude et à l'exploitation des propriétés exceptionnelles" de ce matériau. Celui-ci "offre une combinaison extraordinaire de propriétés physico-chimiques: ce matériau, le plus mince qui soit, est bien meilleur conducteur d'électricité que le cuivre, il est 100 à 300 fois plus solide que l'acier et possède des propriétés optiques uniques".
Le projet Graphène mobilise aujourd'hui 100 groupes de recherche et 136 chercheurs, dont quatre prix Nobel. Pour Bruxelles, l'investissement d'un milliard d'euros est tout à fait justifié puisque le graphène "est appelé à devenir le matériau miracle du XXIe siècle comme les matières plastiques l'ont été au XXe siècle, en remplaçant notamment le silicium dans les produits électroniques et informatiques".
( photo : CC BY-SA AlexanderAIUS )
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