Véritable matériau miracle, le graphène établit un nouveau record

Près de deux décennies après sa découverte, des expériences ont montré que le graphène possédait des propriétés magnétiques record, qui pourraient potentiellement révolutionner la façon dont nous stockons les données.

Le graphène, véritable « matériau miracle »

Extrait du graphite, le graphène se résume à une couche d’atomes de carbone simples disposés selon un motif hexagonal semblable à un nid d’abeille. Alors que ce matériau bidimensionnel était déjà connu pour être plus solide que le diamant et conduire plus efficacement l’électricité que le cuivre, Andre Geim, de l’université de Manchester, et ses collègues ont découvert qu’il présentait également une magnétorésistance record.

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Les auteurs de la nouvelle étude, publiée dans la revue Nature, ont dans un premier temps appliqué un champ électrique à un segment du matériau afin d’égaliser le nombre de ses porteurs de charge. Responsables de la création du courant électrique d’un matériau, ces derniers sont constitués d’électrons (qui ont une charge négative) et de trous (qui ont une charge positive).

« Le graphène vierge possède un nombre égal d’électrons et de trous, mais en raison de la difficulté à l’obtenir, nous avons utilisé un champ électrique pour ajuster la structure [dont les défauts affectent la magnétorésistance] du matériau test », détaille Geim. « Différents champs magnétiques ont ensuite été appliqués afin de mesurer l’évolution de cette propriété. »

Il s’est avéré que mêmes les plus faibles d’entre eux entraînaient un changement spectaculaire de la résistance électrique du matériau, ce qui serait en partie dû au fait que ses porteurs de charge soient très mobiles et donc extrêmement sensibles aux infimes variations d’un champ magnétique externe.

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Une magnétorésistance record à température ambiante

Alors que la plupart des matériaux ne présentent une magnétorésistance qu’à très basse température, celle du graphène s’avère sans précédent à température ambiante : elle dépasse largement celles du graphite et du bismuth, testées dans des études antérieures.

Les matériaux magnétorésistants sont déjà utilisés dans les dispositifs de stockage de données pour interpréter les informations stockées sous forme de petits motifs magnétiques sur une bande ou un disque. S’il s’agit d’une application évidente pour le graphène, les chercheurs britanniques ont indiqué continuer à étudier le matériau dans l’optique d’en identifier d’autres.

Selon Antonio Helio Castro Neto, de l’université nationale de Singapour, cette découverte a également des implications pour la physique fondamentale. « Le graphène étant un matériau bidimensionnel, le mouvement de ces porteurs de charge est confiné à une fine couche », explique-t-il. « Dans ce contexte, les interactions entre les trous et les électrons deviennent extrêmement fortes et il est possible de les contrôler afin d’étudier plus en profondeur ce qui les régit. »

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