La fabrication de feuilles de graphène
Le graphène est l'une des formes physiques du carbone, constituée de feuilles d'atomes arrangés dans une structure hexagonale. Il est possible de faire «croître» ce matériau, mais la production de nano-feuillets longs et continus reste difficile et à faible rendement. Le projet CAMGRAPH (Catalysis driven manufacture and patterning of graphene at the nanoscale using probe technologies), financé par l'UE, visait de nouvelles procédures efficaces. L'objectif était de fabriquer des nano-feuillets 3D de graphène. Des techniques de dépôt en couche mince par catalyse ont permis de partir de sources de carbone solide. La technique est propre, évolutive et sûre. Le consortium a d'abord conçu une méthodologie mettant en œuvre un processus de dépôt par pulvérisation, suivi d'un traitement thermique. La pulvérisation consiste à éjecter le matériau à partir d'une source solide, en utilisant des faisceaux de particules à haute énergie. Il en a résulté une méthode pour recouvrir des nano-surfaces avec plusieurs couches de graphène. Les membres de l'équipe ont optimisé le procédé pour déposer plusieurs couches continues sur des surfaces irrégulières. En procédant ainsi, les chercheurs ont identifié le meilleur catalyseur métallique et optimisé chaque sous-processus. Le groupe a utilisé une pulvérisation par ondes radio pour déposer le carbone et les films catalyseurs directement sur des substrats en silicium, ainsi que sur le cantilever de microscopes à force atomique. Après des étapes complexes de vérification, les travaux ont démontré que cette technique est propre, reproductible, et permet de réaliser des feuillets longs et continus. Plus important encore, elle est évolutive. La deuxième étape de la recherche a consisté à caractériser le système en utilisant diverses formes de microscopie. Elle a porté sur les caractéristiques de croissance, la construction du film et les forces d'adhérence. Le projet a été ainsi mis en place pour fournir du graphène dans la forme ciblée. Le processus innovant de CAMGRAPH pour créer des nano-feuillets de graphène peut être appliqué à plusieurs processus industriels à l'échelle nanométrique. Citons les appareils électroniques moléculaires de taille nanométrique, ainsi que les surfaces biofonctionnalisées.
Mots‑clés
Graphène, échelle nanométrique, 3D, feuilles, dépôt par pulvérisation
