Andre Geim et Konstantin Novoselov, les pères du graphène

Ils ont reçu en 2010 le prix Nobel de Physique pour les expériences réalisées avec ce matériau exceptionnel

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Lorsqu’ils apprirent que le prix Nobel de Physique leur était décerné pour leurs recherches sur le graphène, les deux scientifiques d’origine russe Andre Geim et Konstantin Novoselov étaient en train de travailler à l’université de Manchester (Royaume-Uni). Six ans plus tôt, en 2004, ils avaient découvert ce matériau ensemble.

Andre Geim, né en 1958, fit ses études secondaires dans une école anglophone puis étudia à l’Institut de Physique et de Technologie de Moscou et à l’Académie des Sciences de Russie, où il se spécialisa dans la physique des métaux. Konstantin Novoselov, né en 1974, étudia à l’université de Physique technique de Moscou. Il décida ensuite de faire sa thèse doctorale sous la direction de Geim, et s’installa donc aux Pays-Bas, où résidait ce dernier. Plus tard, lorsque Andre Geim partit vivre à Manchester, son disciple décida, là aussi, de le suivre afin de continuer à travailler à ses côtés.

Aujourd’hui, Andre Geim est naturalisé néerlandais et Konstantin Novoselov possède la double nationalité russe et britannique.

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Geim et Novoselov avaient pris l’habitude de consacrer quelques heures tous les vendredis, après leur travail hebdomadaire habituel, à faire en laboratoire des expériences sur des idées nouvelles. C’est lors de l’une de ces séances qu’ils ont obtenu, à partir du graphite, une forme bidimensionnelle de carbone qui devait s’avérer être le matériau le plus fin du monde (une seule couche d’un atome d’épaisseur) et le plus résistant en même temps, un matériau souple, dur, transparent, extraordinairement léger et le meilleur conducteur d’électricité. Ils avaient découvert le graphène.

Notre blog a déjà publié deux articlessur les spécificités, les applications et quelques-uns des groupes de travail qui ont surgi depuis dans le monde entier autour du graphène :

Le graphène, un matériau qui va transformer notre univers

Le graphène, dernières nouveautés (II)

Les dernières nouvelles liées au graphène

Jusqu’à présent, l’une des difficultés auxquelles se heurtaient les recherches était celle de la simplification du complexe processus d’obtention du graphène à partir du graphite sans renoncer à la pureté requisepour chacune de ses applications.

Or, la semaine dernière, un groupe de chercheurs de l’Institut de Technologie de Massachusetts (MIT) et de l’université de Californie à Berkeley a annoncé avoir développéune méthode simple qui va permettre de contourner cet obstacle,à bas coût, qui plus est.

Le problème

Le graphène à l’état pur ne possède pas certaines des caractéristiquesindispensables à son application sur, par exemple, les dispositifs électroniques. Il faut ajouter des atomes d’oxygèneau matériau afin de le modifier et pour qu’il fournisse les propriétés requises dans chaque cas. Les méthodes utilisées à cet effet posaient un problème : les atomes se répartissaient de manière imprévisible sur la surface du graphène, si bien qu’il fallait effectuer un traitement à des températures de 700 à 900 degrés Celsius ou encore utiliser des  produits chimiques agressifs et nocifs à l’environnement.

La solutionLa solution

La nouvelle méthode – publiée chez Nature – expose le matériau à des températures comprises entre 50 et 80 degrés Celsius sans avoir à le soumettre à des traitements chimiqueset elle peut être utilisée à grande échelle, ce qui facilite énormément les applications commerciales. De plus, ce processus modifie la distribution des atomes d’oxygène en les regroupant tout en laissant des aires de graphène purentre ces regroupements, ce qui est fondamental pour ses applications dans le domaine de l’électronique. Les chercheurs ont également observé que, grâce à ce traitement, la capacité du graphène à absorber la lumière visible augmentait considérablement. Cette amélioration le rend idéal pour les cellules solaires.

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La découverte du graphène s’est produite dans des circonstances très particulières : Geim et Novoselov n’ont utilisé ni équipement sophistiqué ni processus extraordinairement complexe. Du ruban hautement adhésif avec lequel ils ont extrait des lamelles de graphite(le matériau des mines de crayon) et un support en silicium leur a suffi. Ce qui ne les a pas empêché de se rendre compte de ce qu’ils étaient en train de découvrir et des multiples applications que leur découverte pourrait avoir.

Après leur découverte, ils écrivirent un article la décrivant. Cet article fut refusé par la revue Nature.

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En images

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En vidéo :

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Andre Geim et Konstantin Novoselov reçoivent leur prix Nobel.
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