Introduire le graphène dans le domaine des nanotechnologies
Le graphène, une forme de carbone qui consiste en une seule couche d’atomes disposés dans un réseau bidimensionnel en nid d’abeille, est un élément clé pour de nombreuses applications industrielles, notamment les semi-conducteurs, l’électronique, les batteries électriques et les composites. Désormais, grâce aux travaux du projet GRANN, financé par l’UE, son utilisation a été étendue au domaine des nanotechnologies. «Ce projet, soutenu par le Conseil européen de la recherche, a réussi à exploiter les propriétés exceptionnelles du graphène», déclare Liv Hornekaer, physicienne à l’Université d’Aarhus et coordinatrice du projet GRANN. «Nous y sommes parvenus en concevant et en synthétisant de nouvelles familles de graphène nanostructuré par des voies de synthèse avancées et la fonctionnalisation chimique.»
Plusieurs résultats importants
Le projet GRANN a rassemblé une équipe d’experts en synthèse du graphène, en revêtements de graphène et en contrôle des propriétés électroniques du graphène sur des échantillons macroscopiques. Ensemble, ils ont obtenu plusieurs résultats importants, notamment la mise au point de nouvelles méthodes de synthèse des structures de nanopoints de graphène. Les chercheurs ont également examiné la réactivité chimique du nanographène et des hydrocarbures aromatiques polycycliques dans des conditions interstellaires. Un autre résultat important a été le développement d’une approche innovante pour concevoir une bande interdite accordable dans le graphène en formant des structures nanométriques de fonctionnalisation de l’hydrogène avec une symétrie accordable. «Nous avons démontré l’existence de nouvelles voies de réaction chimique et de motifs de fonctionnalisation pour le graphène sur des substrats de métal», explique Liv Hornekaer. «Nous avons notamment démontré que le graphène est un médiateur de l’activité catalytique de la surface métallique sous-jacente, ce qui permet une fonctionnalisation chimique avec de l’hydrogène moléculaire excité et la stabilisation d’un nouveau motif de liaison pour l’oxygène atomique sur le graphène.» Les chercheurs ont également démontré la manière dont le graphène peut agir en tant que revêtement protecteur sur les alliages de métaux de qualité industrielle, et comment les nanostructures de fonctionnalisation de l’hydrogène peuvent améliorer les propriétés protectrices de ces revêtements. «Le projet a clairement démontré le potentiel des revêtements de graphène et des revêtements de graphène à fonctionnalisation améliorée en tant que revêtements anticorrosion sur les surfaces de certaines applications industrielles», ajoute Liv Hornekaer.
Ouvrir la voie à de nouvelles opportunités de recherche
Parmi les nombreuses réalisations du projet, Liv Hornekaer est particulièrement fière du développement d’une méthode permettant d’exploiter la symétrie des modèles de fonctionnalisation pour créer l’ouverture d’une bande interdite dans le graphène. «En réussissant à contrôler la fonctionnalisation du graphène par l’hydrogène, nous avons pu produire du graphène nanostructuré avec une symétrie variable», fait-elle remarquer. Ce sont des résultats comme celui-ci qui ont ouvert la voie à de nouvelles opportunités de recherche. Les recherches entamées dans le cadre du projet GRANN se poursuivent sous la direction de Liv Hornekaer au nouveau Center for Interstellar Catalysis de l’Université d’Aarhus au Danemark et à l’Université de Leiden aux Pays-Bas. Les travaux de Liv Hornekaer se concentreront sur l’activité catalytique du nanographène et des nanoparticules carbonées dans la formation de molécules organiques complexes dans des conditions interstellaires. «Notre objectif est de déterminer si les éléments moléculaires constitutifs de la vie peuvent être catalysés dans l’espace interstellaire — les régions où se forment de nouvelles étoiles et de nouvelles planètes», conclut Liv Hornekaer. «Ce travail s’appuiera fortement sur les résultats obtenus et les techniques que nous avons développées au cours du projet GRANN.»
Mots‑clés
GRANN, graphène, nano, revêtements, nanoparticules, nanostructurées, alliages
