ISIAS

"Le graphène obtenu à partir de gaz à effet de serre pour sauver le climat " par la Dr Mae-Wan Ho

Ho Dr Mae-Wan — 2015-12-11T19:28:22Z

ISIS Graphène Climat
Le graphène obtenu à partir de gaz à effet de serre pour sauver le climat
Graphene from Greenhouse Gases to Save the Climate
Le graphène peut être synthétisé avec une très grande qualité et des impacts environnementaux minimaux, à partir du méthane et du dioxyde de carbone : ainsi, il peut aider à sauver le climat Dr Mae-Wan Ho

Rapport de l'ISIS en date du 07/08/2013
Une version entièrement illustrée et référencée de cet article intitulé Graphene from Greenhouse Gases to Save the Climate est accessible par les membres de l'ISIS sur le site http://www.i-sis.org.uk/Graphene_from_Greenhouse_Gases_to_Save_the_Climate.php ; elle est par ailleurs disponible en téléchargement ici
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La production industrielle du graphène a déjà commencé en Chine (voir [1] Graphene and the New Age of Carbon, SiS 59) *, bien que les méthodes précises qui sont utilisées dans sa production ne soient pas encore connues. Mon choix est de faire cette production d'une manière durable écologiquement, à partir des gaz à effet de serre.
* Version en français : "Le graphène et le nouvel âge du carbone" par le Dr Mae-Wan Ho

Les méthodes de production varient quant à leurs impacts environnementaux et sanitaires et quant à leur efficacité énergétique
Les méthodes actuelles qui permettent de produire du graphène à grande échelle sont : l'exfoliation chimique du graphite, la croissance épitaxiale de carbure de silicium (SiC) et le dépôt chimique en phase vapeur sur une feuille de métal de transition.
L'exfoliation chimique nécessite des produits chimiques tels que le permanganate de potassium (KMnO4) dans l'acide sulfurique concentré (H2SO4) et le peroxyde d'hydrogène (H2O2) pour oxyder en graphite, séparer les couches et faire une dispersion colloïdale d'oxyde de graphène, qui est alors réduit de nouveau en graphène avec des produits chimiques hautement toxiques tels que l'hydrazine [2].
La croissance épitaxiale sur carbure de silicium SiC nécessite un chauffage du SiC à de hautes températures supérieures à 1.100° C dans une atmosphère d'argon. La qualité et la taille du produit dépendent de la tranche de SiC, ce qui rend le processus très coûteux et très dispendieux en consommation d'énergie [3].

Suite et texte complet

"Des tamis moléculaires en graphène pour le dessalement et l'épuration" par le Dr Mae-Wan HoSIS Graphène Eau Des tamis moléculaires en...

Rédaction d'ISIAS — 2013-10-05T10:24:54Z

ISIS Graphène Eau
Des tamis moléculaires en graphène pour le dessalement et l'épuration
Molecular Sieves for Desalination and Purification
Du graphène en couches simples ou doubles peut être perforé avec précision pour créer des tamis moléculaires qui peuvent avoir de nombreuses applications pour le dessalement de l'eau, pour la purification de l'eau et des gaz, ainsi que pour l'isolement des macromolécules. Dr Mae-Wan Ho

Rapport de l'ISIS en date du 31/07/2013
Une version entièrement illustrée et référencée de cet article intitulé Molecular Sieves for Desalination and Purification est disponible pour les membres de l'ISIS sur le site suivant : http://www.i-sis.org.uk/Graphene_Molecular_Sieves_for_Desalination_and_Purifcation.php ; elle est par ailleurs disponible en téléchargement ici
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Un dessalement plus rapide et moins cher

Lockheed Martin, la première entreprise des Etats-Unis et au niveau mondial pour la défense et la sécurité, promet de révolutionner le processus de dessalement pour obtenir de l'eau douce à partir d'eau de mer par filtration et évacuation du sel [1]. Cette société va sortir un prototype d'un filtre à membrane Perforene constitué d'une seule couche de graphène avec des trous moléculaires sélectifs qui vont permettre de ne laisser passer que l'eau sous pression, en maintenant le sel à l'arrière. La membrane de graphène est beaucoup plus mince que les filtres actuels, mais elles est tout aussi puissante, sinon plus, et elle nécessite beaucoup moins d'énergie pour faire le travail de dessalement. Cela pourrait faire une réelle différence pour les 780 millions de personnes dans le monde qui vivent aujourd'hui sans accès à de l'eau potable.
Alors, quelle est la base du processus de filtration ? Il s'agit tout simplement de feuilles de graphène préparées avec des tailles de pores précisément contrôlées.
L'idée a d'abord été proposée en juin 2012 par des chercheurs du Massachusetts Institute of Technology ou MIT, l'Institut de technologie du Massachusetts aux États-Unis [2, 3] qui ont effectué une simulation informatique de dynamique moléculaire.

Une méthode actuelle commune de dessalement est l'osmose inverse, qui utilise des membranes pour filtrer le sel de l'eau. Ces membranes sont épaises - environ un millier de fois l'épaisseur du graphène - et elles nécessitent des pressions extrêmement élevées. Pourtant, c'est la technique la plus éco-énergétique à ce jour, avec un record de 1,8 kWh / m3 réalisés dans une usine commerciale en 2011, comparativement à environ 5 kWh / m3 dans les années 1990.
Les méthodes de dessalement thermique impliquent des distillations qui sont plusieurs fois plus consommatrices en énergie [4]. Malgré la disponibilité généralisée de l'eau de mer, le dessalement ne peut devenir une option viable que si des techniques radicalement nouvelles deviennent disponibles.
Dans leur modèle, Jeffrey Grossman et l'étudiant diplômé David Cohen-Tanugi ont fait des trous de taille très précise dans la feuille de graphène et ils ont également ajouté des groupes chimiques sur les bords pour interagir avec les molécules d'eau qui sont soit repoussées, soit attirées, pour voir comment le procéder de filtration pourrait fonctionner. Leurs résultats ont montré que l'eau pouvait s'écouler à travers une membrane de graphène à des taux de 10 à 100 L / cm2 / jour à une pression de 1 MPa (environ 10 atmosphères), et encore rejeter tous les ions de sel. C'est-à-dire une efficacité de 2 à 3 ordres de grandeur plus élevée qu'avec l'osmose inverse.
Ils ont également montré que, pour une taille de pores donnée, la perméabilité à l'eau est considérablement améliorée par des groupes hydroxyles en alternance avec l'hydrogène sur les pores, par rapport à l'hydrogène seul et aligné sur les pores. Le diamètre des pores est essentiel : pour un diamètre des pores > 5,5 A, la majorité des ions de sel qui s'approchent de l'entrée des pores seraient en mesure de passer à travers la membrane.
Cependant, la pression est également importante. Pour une membrane de rejet parfait qui exclurait totalement le sel, la pression exercée n'affecterait pas l'exclusion. Les résultats ont montré que le rejet de sel est proche de 100% pour les plus petits pores hydrogénés et hydroxylés, ainsi qu'avec des pores moyennement hydrogénés. Pour les pores restants qui montrent une certaine exclusion de sel, la sélectivité diminue à la fois avec la taille des pores et avec la pression appliquée.
Le travail réel de la membrane de graphène va-t-il fonctionner comme prévu ? Est-il facile de faire de manière fiable des membranes de graphène qui sont assez grandes et assez puissantes ?
Le graphène est le matériau connu le plus solide et le plus stable. Une simple couche poreuse pourrait être soutenue mécaniquement sur une couche poreuse semi-rigide pour l'empêcher de s'infléchir ou de se percer, et il existe des techniques permettant de réaliser des trous de manière fiable et précise dans la membrane.

Des tamis moléculaires fabriqués à partir du graphène

Une équipe de recherche dirigée par Jeong Won Park à l'Institut de recherche en télécommunications, à Kaist, en Corée, a utilisé une technique remarquablement simple pour créer de façon fiable un tamis moléculaire qui sépare un mélange d'hémoglobine et de protéines d'immunoglobuline, ou IgG, en 10 minutes [4].
La technique repose sur le procédé de diblock copolymer lithography, la lithographie des copolymères à blocs, qui a été utilisée pour des réseaux de trous périodiques comme tampons à l'échelle moléculaire depuis les années 1990 [5]. Les copolymères à blocs sont constitués de blocs de différents monomères polymérisés. Le copolymère utilisé est PS-b-PMMA, du polystyrène-b-poly (méthacrylate de méthyle), obtenu tout d'abord par une polymérisation de styrène, suivie de la polymérisation du MMA à partir de l'extrémité réactive vers les chaînes de polystyrène. Il est considéré comme un copolymère dibloc, car il contient deux blocs chimiques différents. Le copolymère est d'abord uniformément réparti sur une couche support de graphène par un revêtement ou un enrobage réalisé par centrifugation. La couche formée agit comme un masque pour la lithographie réactive par gravure ionique, qui tire parti de la susceptibilité différente chimique des blocs, permettant à l'un d'eux de se retirer, en laissant l'autre debout avant que les réactifs de gravure soient appliqués. De cette façon, les chercheurs ont créé une gamme remarquable de 15 types trous de régulièrement espacés nm dans la couche de graphène .
Des tamis moléculaires à trois ou quatre couches de graphène ont été transférés sur une membrane de nitrure de silicium (Si3N4), avec des micropores à l'échelle du micromètre qui agissent en tant que support pour la membrane de graphène ; un test de séparation a été effectué sur le mélange de l'hémoglobine et d'IgG, chacune étant marquée par différentes billes fluorescentes, à une concentration de 100 mg / ml chacune. Les deux protéines ont été séparées en 10 minutes.
Les auteurs ont conclu ainsi [6] : « Depuis que la fabrication des tamis de graphène à l'échelle nano est réalisable de manière si simple et si facile à utiliser, d'une part, et que la séparation des protéines fonctionne raisonnablement, d'autre part, la méthode peut être applicable aux différents dispositifs médicaux, à une pile à combustible et pour la purification de l'eau pour rendre celle-ci potable ».

Des tamis moléculaires pour les gaz

Une équipe de chercheurs de l'Université du Colorado, à Boulder aux Etats-Unis, a utilisé la gravure oxydative induite par ultraviolet sur une bicouche de graphène pour créer des trous de l'ordre du nanometre qui sont hautement sélectifs pour les différentes molécules de gaz. Les chercheurs n'ont pas été en mesure de détecter les trous directement sous le microscope à force atomique, peut-être parce que la densité des trous est assez faible. Cependant, ils ont pu tester la perméabilité sélective des différentes membranes en utilisant des molécules de tailles connues.
Ainsi, une membrane a permis que l'hydrogène H2 et le gaz carbonique CO2 s'échappent à travers en quelques minutes, mais pas les gaz suivanats : Ar (argon), N2 (azote), CH4 (méthane) et SF6 (hexafluorure de soufre).
Comme la coupure du diamètre cinétique de la membrane est celle de l'argon Ar (3,4 Å), la membrane a un diamètre nominal de tamisage cinétique de 3,4 Å. Dans une autre membrane, tous les gaz se sont échappés à travers la membrane en quelques secondes à l'exception de SF6, qui ne s'est pas échappé du tout : par conséquent, cette membrane a un diamètre de cinétique de tamisage nominal de SF6, qui est de 4,9 Å.
Fait intéressant, la gravure oxydative induite par les UV est à peu près la seule chose qui détruit le graphène, et qui lui faire perdre sa conductivité et ses autres propriétés électroniques [7]. Mais ce graphène dégradé peut encore être utilisé comme tamis moléculaire.

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Jacques Hallard, Ing. CNAM, consultant indépendant.
Relecture et corrections : Christiane Hallard-Lauffenburger, professeur des écoles.
Adresse : 585 Chemin du Malpas 13940 Mollégès France
Courriel : jacques.hallard921@orange.fr
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"Graphène et énergie solaire pour toutes les populations " par le Dr Mae Wan Ho

Ho Dr Mae-Wan — 2013-09-29T21:13:06Z

ISIS Energie
Graphène et énergie solaire pour toutes les populations
Graphene and Solar Power for the Masses
Développer le graphène pour sa flexibilité et sa facilité de fabrication, pour des applications photovoltaïques abordables. Dr Mae Wan Ho

Rapport de l'ISIS en date du 24/07/2013
Une version entièrement illustrée et référencéee de cet article intitulé Graphene and Solar Power for the Masses est disponible et accessible par les membres de l'ISIS sur le site http://www.i-sis.org.uk/Graphene_and_Solar_Power_for_the_Masses.php ; elle est par ailleurs disponible en téléchargement ici
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Le graphène pourrait générer 10 paires de porteurs de charge pour chaque photon absorbé

Un processus clé dans l'obtention de l'électricité à partir de la lumière est la création des porteurs de charge de paires électron-trou excités par l'absorption de la lumière.
L'efficacité du processus dépend essentiellement de ce qui se passe pour les porteurs de charge excités : l'efficacité peut être grandement améliorée si, au lieu de perdre de l'énergie sous forme de chaleur (ou phonons), les porteurs de charge excités utilisent leur excès d'énergie pour produire des paires d'électron-trou, à travers une interaction transporteur-transporteur ou un processus de diffusion.
Une équipe internationale de chercheurs dirigée par Jan Tielrooij et Frank Koppens à l'Institut de Institut de Ciéncies Fotoniques, (Sciences photoniques) à Barcelone, en Espagne, a effectué des mesures montrant que la diffusion transporteur-transporteur prédomine dans le graphène qui est exposé à la lumière sur une large plage de longueurs d'ondes, ce qui entraîne la production d'électrons secondaires « chauds » de la bande de conduction qui peuvent conduire des courants électriques : cela améliore grandement l'efficacité de la conversion des photons en électricité [1].
Les propriétés uniques du graphène, qui en font un convertisseur efficace de photons en électricité, sont sa bande interdite de largeur nulle, son spectre d'absorption de la lumière plate et ses interactions fortes électron-électron (voir [2] Why Graphene is Amazing, SiS 59) *.
* Version en français "Pourquoi le graphène est-il si étonnant ?" par le Dr Mae-Wan Ho. Traduction et compléments de Jacques Hallard ; accessible sur le site : http://isias.transition89.lautre.net/spip.php?article329
Des travaux théoriques ont déjà suggéré que le graphène peut créer plusieurs paires électron-trou à partir d'un seul photon absorbé lors de la relaxation de la paire électron-trou primaire et excitée par la lumière. Au lieu de perdre l'énergie d'excitation en excès sous forme de chaleur ou de phonons, le graphène transfère l'énergie à d'autres électrons pour créer des porteurs de charge chauds. Mais on ne connaît pas exactement dans la pratique l'efficacité du processus.
L'équipe de chercheurs a utilisé une impulsion lumineuse ultra-rapide dans la gamme optique pour « pomper » (exciter) le système graphène, puis ils ont fait usage d'une sonde dans la région ou bande de fréquence TeraHertz (1012 Hz) (bien au-dessus du spectre visible) pour suivre la dynamique de l'excitation de la paire d'électron-trou par des changements dans l'émission de la sonde après différents temps de retard [1].
L'échantillon de graphène intrinsèquement dopé est composé d'une monocouche développée par dépôt chimique en phase vapeur et transféré sur un substrat de quartz (voir [3] Graphene from Greenhouse Gases to Save the Climate, SiS 59) *.
* La version en français s'intitule « Le graphène obtenu à partir de gaz à effet de serre pour sauver le climat ».
A partir d'autres mesures, l'énergie de Fermi (énergie des électrons moins étroitement retenus) a été déterminée à 0,17 eV, ce qui correspond à une concentration en porteurs intrinsèques de 2 x 2012 cm-2.
L'impulsion lumineuse ultra-rapide a été appliquée à différentes longueurs d'onde pour ‘pomper' (exciter) l'échantillon. Et la réponse de la sonde, après différents temps de retard, a été enregistrée. La transmission de la sonde augmente dans un premier temps pour atteindre, d'une façon approximativement linéaire, un pic avec un temps de retard d'environ 200 fs (femto seconde = 10-15 seconce), puis elle décroît sur une échelle de temps plus longue, de l'ordre d'environ 1.400 fs. Ceci est expliqué comme suit.
Au cours de la montée initiale, la diffusion transporteur-transporteur entre les porteurs photo-excités et les autres transporteurs dans le niveau de Fermi, favorise les transporteurs dans l'énergie de Fermi, amène ces porteurs d'un niveau inférieur à un niveau supérieur à l'énergie de Fermi, provoquant la création de porteurs chauds jusqu'au pic d'environ 200 fs, lorsque les porteurs photo-excités se sont détendus, et qu'une distribution de transporteur chaud est établie. La détente ou relaxation ultérieure des porteurs chauds se produit sur une échelle de temps beaucoup plus longue.
Les chercheurs ont constaté que la densité de porteurs excités augmente linéairement avec la densité des photons absorbés, ainsi qu'avec l'énergie du photon (lorsque la densité de photons absorbés est maintenue constante), sur une plage qui s'étend sur près d'un ordre de grandeur dans la longueur d'onde des photons, à partir de l'infra-rouge (1,6 eV) vers l'ultraviolet (4,65 eV).
Les deux manières de réaliser une distribution plus chaude des porteurs sont interchangeables : soit en augmentant la densité des photons absorbés, soit en augmentant l'énergie du photon. Il s'agit d'une signature claire de la domination de la diffusion transporteur-transporteur. Les résultats ont été reproduits avec l'aide d'un modèle qui prévoit que le nombre d'électrons chauds secondaires s'étend à peu près linéairement avec l'énergie des photons, d'une part, et que neuf électrons chauds supplémentaires sont créés pour chaque électron photoexcité, d'autre part ; de plus, il y a un passage d'un niveau inférieur à un niveau supérieur à l'énergie de Fermi dans la bande de conduction, ce qui, par conséquent, peut contribuer à produire de l'électricité.
Les résultats indiquent que le transfert d'énergie par les transporteurs photoexcités vers d'autres transporteurs est efficace sur une large plage de fréquences allant de l'infrarouge à l'ultraviolet. Ceci place le graphène en dehors des systèmes de semi-conducteurs classiques où la gamme de fréquence est limitée par la bande interdite.
De plus, il est prévu que le nombre d'électrons chauds secondaires puisse être très sensible au niveau d'un palier de dose qui peut être manipulé afin d'améliorer l'efficacité quantique et donner un transfert d'énergie acceptable sur une large plage de spectre.
La théorie semble prometteuse mais, en pratique, il n'est pas facile de réaliser le plein potentiel de ce que le graphène peut atteindre dans la récupération de la lumière pour sa conversion en électricité.

Toutes les cellules solaires à base de carbone

La tentative la plus ambitieuse de puiser dans le potentiel du graphène est la création d'une cellule solaire tout en carbone, fabriquée à partir d'une combinaison de graphène avec d'autres allotropes de carbone (formes moléculaires) qui sont entrées en lice il n'y a pas si longtemps : les fullerènes et les nanotubes de carbone.

Des dispositifs totalement à base de carbone ont déjà été présentés, tels que l'affichage des émissions de champ ‘de poche' basé sur des nanotubes totalement à base de carbone [4], des transistors composés de nanotubes semi-conducteurs à simple paroi ou de nanorubans de graphène à simple paroi [5], ainsi qu'un micro-supercondensateur qui est fait complètement à partir du graphène (voir [6] ] Graphene Micro-Supercapacitors for On-Chip Energy Storage, SiS 59) *.
* Version en français "Des micro-supercondensateurs au graphène pour de l'énergie sur une puce électronique" par le Dr Mae Wan Ho. Traduction et compléments de Jacques Hallard ; accessible sur le site http://isias.transition89.lautre.net/spip.php?article327
Des fullerènes ont été incorporés dans des dispositifs photovoltaïques organiques (OPV) depuis 1995, et la haute affinité électronique des dérivés de fullerène est couramment utilisée comme matériau accepteur dans les dispositifs photovoltaïques organiques (OPV) [7].
Une cellule solaire a été construite avec un empilement actif tout en carbone, de nanotubes semi-conducteurs à simple paroi et avec une seule chiralité, comme absorbeur de lumière et donneur d'électrons, d'une part, et de fullerènes C60 comme accepteur d'électrons, d'autre part ; le système a eu un rendement de conversion de puissance maximale de seulement 0,1% en-dessous des conditions de test standard AM (de masse d'air), de 1,5 100mW/cm2 d'éclairage [7].
Un problème majeur rencontré dans la fabrication des nanotubes de carbone et des fullerènes, réside dans le fait qu'ils ne sont solubles que dans un nombre limité de solvants organiques toxiques. Une équipe dirigée par Jiaxing Huang à la Northwestern University Evanston, dans l'Illinois aux États-Unis, a utilisé l'oxyde de graphène facilement soluble, fait par exofoliation chimique du graphite, utilisé comme agent tensio-actif, pour aider à dissoudre les nanotubes de carbone à simple paroi (SWCNT en anglais) et les fullerènes dans l'eau ; ceci entraîne une suspension colloïdale qui pourrait être appliquée par centrifugation en films minces et lisses, de 1 ou 2 nm d'épaisseur. Le ‘Spin coating' est un procédé de dépôt (ou enrobage) d'un film mince uniforme sur des substrats plats. Une petite quantité de la matière de revêtement est appliquée au centre du substrat, qui est mis en rotation à grande vitesse afin de répartir la matière d'enrobage par la force centrifuge.
Pour construire une cellule solaire, une couche d'un film de ‘C60/SWCNT/GO' de 5-8 nm est déposée sur un oxyde d'étain et d'indium (ITO) de substrat de verre revêtu d'un film lisse de 20 nm de poly(3,4-éthylènedioxythiophène) : poly(styrène sulfonate), (soit PEDOT : PSS), en tant que couche de transport de trous. Une cuisson thermique à 150º C active les composites exposés à la lumière solaire en réduisant partiellement GO [oxyde de graphique] en graphène. Ensuite un film supplémentaire de C6o est vaporisé thermiquement sur la partie supérieure, en tant que couche de blocage pour empêcher les nanotubes de carbone de faire un pont avec les électrodes opposées, et en tant que couche de transport d'électrons. Enfin, des électrodes en aluminium de 100 nm d'épaisseur ont été déposées pour compléter le dispositif. Ce dernier a donné un rendement de conversion d'énergie maximale (en anglais Power-conversion efficiency ou PCE) de 0,21%. En changeant de fullerène, par le remplacement de la couche de blocage en C60 par du C70, cela a entraîné une amélioration spectaculaire du paramètre PCE à 0,85% [8].
Tous les dispositifs au carbone sont attrayants, non seulement en raison des propriétés uniques et remarquables des allotropes du carbone, mais aussi parce que le carbone est abondant et que les allotropes peuvent être fabriqués à moindre coût : par exemple le dispositif ‘roll-to-roll' en feuilles qui sont prêtes à être assemblées dans les systèmes. Et, surtout, les allotropes du carbone sont très stables, plus que tout autre matériau.
Les chercheurs dirigés par Bao Zhenan à l'Université de Stanford aux Etats-Unis ont fabriqué une pile ou cellule photovoltaïque constituée d'une couche de fullerènes C60 au-dessus d'une couche de nanotubes de carbone à paroi simple (SWCNT). Lors d'un essai avec de l'oxyde d'étain et indium (ITO) conventionnel à l'anode et une cathode métallique, la bicouche a eu une efficacité de puissance maximale de 0,45% sous un éclairage solaire standard de 1,5 AM (masse d'air) [9].
Après le remplacement des électrodes habituelles avec le graphène comme anode et des nanotubes de carbone à simple paroi et dopés comme cathode, la cellule solaire tout en carbone a un paramètre PCE de seulement 0,004% pour une illumination proche de l'infrarouge.
Jusqu'ici, les résultats obtenus à partir de toutes sortes de cellules solaires tout en carbone ne sont pas tellement impressionnants.

Les cellules solaires à jonction Schottky avec le graphène

Des progrès ont été réalisés en utilisant du graphène dans les cellules solaires à jonction Schottky. Une jonction Schottky est formée d'un métal en contact avec un semi-conducteur de type n modérément dopé (voir encadré 1). Il est facile à faire, ne nécessite pas de matériaux rares, et il est très prometteur pour des applications dans les cellules solaires. Cependant, dans les cellules solaires conventionnelles à jonction Schottky, la couche de métal, si elle suffisamment épaisse pour former un film continu, finira par absorber la majeure partie du rayonnement solaire et par limiter l'efficacité de conversion d'énergie.
Pour contourner cette limitation, les chercheurs ont utilisé un film transparent d'oxyde d'indium-étain (ITO) pour remplacer le film métallique. Mais l'indium n'est pas abondant et le matériau ITO est fragile et il ne peut pas être utilisé pour les dispositifs flexibles. Le graphène est un substitut idéal en raison de sa nature métallique, de sa bonne tenue et de sa flexibilité [2].
Depuis le développement de procédés de déposition de vapeur chimique qui peuvent produire en masse du graphène [3], il a été constaté qu'il peut surpasser ITO comme film conducteur transparent. Différents dispositifs photovoltaïques, diodes émettrices de lumière, écrans tactiles et capteurs ont déjà été réalisés en utilisant le graphène synthétisé par dépôt chimique en phase vapeur (en anglais CVD graphene chemical vapour deposition) comme électrode transparente conductrice et flexible.
Encadré 1
La cellule solaire à jonction Schottky (modifié d'après [10])
Une cellule solaire convertit la lumière en électricité. Cela se fait en générant des charges, en les séparant et en les transportant à travers un circuit électrique externe. Les charges sont générées par l'absorption des photons de la lumière solaire, mais dans le but de les séparer, il doit y avoir une force motrice intégrée dans la cellule solaire.
Dans un semi-conducteur, tel que le silicium, une séparation des charges peut être obtenue par la construction d'un gradient :
La fonction de travail f, l'énergie minimale nécessaire pour déplacer un électron à partir du niveau d'énergie de Fermi EF (le potentiel électrochimique de l'électron lié) pour capter l'énergie Evac (l'énergie d'un électron libre)
L'affinité d'électrons, l'énergie minimale nécessaire pour déplacer un électron à partir du bas de la bande de conduction Ec vers un capteur aspirant placé à l'extérieur du semi-conducteur
La largeur de bande (‘bande gap') - la bande d'énergie où aucun électron ne peut exister : la différence entre le dessus de la bande de valence Ev, où les électrons sont liés à l'atome, et de la partie inférieure de la bande de conduction Ec où les électrons commencent à se déplacer
Les densités de bande des états, le nombre d'états par intervalle d'énergie à chaque niveau d'énergie qui peuvent être occupés par des électrons ; contrairement aux atomes isolés, les distributions de densité ne sont pas des valeurs discrètes dans un système à l'état solide, mais elles ont une variation continue.
Les trois premiers points sont importants dans les cellules solaires à hétérojonctions, dont la plus simple est une hétérojonction métal / semi-conducteur.
Un semi-conducteur de type n (dopé pour produire des électrons en excès) avec une fonction de travail Φn et un métal avec une fonction de travail Φm, de telle sorte que Φm > Φn constitue une barrière de Schottky. Avant qu'elles ne forment une jonction, les bandes d'énergie du semi-conducteur et du métal sont séparées, comme cela est représenté sur la Figure 1 en haut du schéma. Quand elles sont en contact électronique, le niveau de Fermi s'aligne en raison de l'échange de porteurs de charge à travers la jonction, jusqu'à ce qu'ils entrent en équilibre (Figure 1 schéma de milieu). Les électrons diffusent à la jonction de l'extrémité n vers et dans la couche p et des trous diffusent à partir de la couche p vers et dans la couche n pour se recombiner avec leur support de charge opposée de telle sorte que, à l'équilibre, une région de déplétion avec aucun des porteurs de charge mobiles, se forme à la jonction où les d'électrons ionisés donneurs et accepteurs s'opposent au mouvement des charges futures. L'énergie potentielle électrostatique est modifiée comme indiqué par le changement de Evac, avec des changements correspondants dans la conduction et la valence des bandes d'énergie EC et Ev. L'énergie au niveau du bord de la bande de conduction à l'interface entre le semi-conducteur et le métal est supérieure à celle qui existe dans la masse du semi-conducteur. La différence entre le bord de bande de conduction et le niveau de Fermi est intégré dans le potentiel Vbi.
Figure 1 - Profils de bandes d'énergie à une hétérojonction semi-conducteur / métal : en haut avant la formation de la jonction, au milieu après la formation de la jonction et la venue de l'équilibre thermodynamique, en bas sous illumination, les électrons excités s'accumulent dans le semi-conducteur de type n, élevant le niveau électronique de Fermi et générant une tension photoélectrique, V.
Lorsqu'ils sont éclairés par des photons d'énergie supérieure à la bande interdite, les électrons s'accumulent dans le côté du semi-conducteur et les trous d'électrons dans la face métallique de la région d'appauvrissement. La lumière divise le niveau de Fermi et crée une tension photoélectrique V égale à la différence entre les niveaux de Fermi du semi-conducteur et du métal, loin de la jonction.
La jonction de Schottky la plus courante avec le graphène implique le transfert d'un film de graphène sur un semi-conducteur de silicium de type n [10, 11]. En raison de la différence entre les fonctions de travail du graphène et du semi-conducteur, un potentiel est généré dans le semi-conducteur à proximité de l'interface. Lorsqu'ils sont éclairés avec des photons énergétiques au- dessus de la bande d'énergie, les trous d'électrons et les électrons générés par la lumière sont séparés et chassés respectivement vers le film de graphène et vers la couche semi-conductrice, par le champ électrique généré (voir Figure 2).
La figure 2 – Lorsqu'ils sont illuminés, les trous d'électrons et les électrons sont générés dans le semi-conducteur : les trous migrent vers la couche de graphène et les électrons vont vers la couche de semi-conducteur, par le champ électrique intégré
Les cellules solaires à 'hétérojonction' de graphène et de silicium, - dans lesquelles le graphène monocouche ou peu épais est transféré sur une plaquette de silicium, puis avec un par dopage chimique du graphène -, ont atteint des rendements de 8,6% ou plus [11].
Des chercheurs de l'Université de Pékin, au Centre national pour les nanosciences et les technologies, et de l'Université de Tsinghua, toutes deux basées à Beijing, en Chine, ont récemment montré que l'efficacité d'une cellule solaire en silicium-graphène peut être améliorée de 14,5%, simplement par un traitement ‘spin-coating', d'enrobage, disposant une mince couche d'oxyde de titane TiO2 au-dessus du graphène. La cellule enrobée de TiO2 qui en résulte avait beaucoup amélioré les paramètres (voir encadré 2) : tension en circuit ouvert Voc 0,612 V, courant court-circuit Jsc 32,5 mA / cm2, coefficient de remplissage ff de 72% et un rendement quantique externe EQE jusqu'à 90% dans le spectre visible (Figure 3).
Box 2
Paramètres de rendement d'une cellule solaire
Les performances des cellules solaires sont caractérisées par un certain nombre de paramètres.
La tension en circuit ouvert Voc est la tension atteinte en l'absence de charge externe
Le courant court-circuit Jsc est le courant disponible quand il est court-circuité
Le facteur de remplissage ff est le rapport entre la puissance maximale générée du produit Voc et Jsc
L'énergie ou l'efficacité de conversion d'énergie ECE (ou PCE en anglais) est le pourcentage de l'énergie solaire à laquelle la cellule est exposée, qui est converti en énergie électrique, calculé en divisant la puissance de sortie de la cellule en watts, à son maximum, par la lumière d'entrée en W / m2 et la surface de la cellule solaire en m2.
Tout aussi important est le rendement quantique :
Le rendement quantique externe [ou Efficacité quantique externe EQE, External Quantum Efficiency en anglais], est le rapport entre le nombre de porteurs de charge collectés par la cellule solaire et le nombre de photons d'une énergie donnée provenant de l'extérieur et illuminant la cellule.
Le rendement quantique interne [ou Efficacité quantique interne EQI, ou IQE Internal Quantum Efficiency en anglais], est le rapport entre le nombre de porteurs de charge collectés par la cellule solaire et le nombre de photons d'une énergie donnée émise à l'extérieur, qui sont absorbés par la cellule.
[D'après Wikipédia : « L'efficacité quantique, (QE de Quantum Efficiency en anglais) est le rapport entre le nombre de charges électroniques collectées et le nombre de photons incidents sur une surface photoréactive. Ce paramètre permet de caractériser un composant photosensible, comme un film photographique ou un capteur CCD, en termes de sensibilité électrique à la lumière. L'efficacité quantique est parfois appelée aussi IPCE (Incident-Photon-to-electron Conversion Efficiency). A lire sur le site http://fr.wikipedia.org/wiki/Efficacit%C3%A9_quantique ].
Figure 3 – Le revêtement avec du titane améliore considérablement les performances des cellules solaires au graphène et au silicium Si ; à gauche, une représentation schématique de la cellule solaire ; à droite, la variation de courant J avec la tension V.
Le graphène monocouche utilisé a été synthétisé sur un substrat de feuille de cuivre par un dépôt chimique en phase vapeur (voir [3]) et transféré sur une plaquette de silicium monocristallin de type n, recouverte d'un oxyde d'une épaisseur de 400 nm. Le graphène a été dopé avec de l'acide nitrique HNO3 ; puis une solution colloïdale, contenant des nanoparticules de TiO2 de 3 à 5 nm de diamètre, a été appliquée par centrifugation sur le graphène avant d'être mis à sécher. Ceci laisse de minuscules fissures dans la couche de TiO2, à laquelle la couche de graphène a été exposée, et qui avait été dopée avec plus l'acide nitrique HNO3. La cellule non enrobée était transparente, reflétant près de 40% sur toute la gamme allant de 400 à 1.100 nm. Après l'enrobage, il reflète seulement environ 10% de la lumière incidente dans le spectre visible (longueur d'onde de 500 à 800 nm).
La cellule de graphène-silicium originale avait un Voc inférieur à 0,4 V. Après dopage avec la vapeur d'acide nitrique HNO3, ce coefficient est passé à 0,52 V et à un facteur de remplissage ff plus élevé (65%), avec une densité de courant Jsc essentiellement inchangée (voir figure 1 à droite). Le paramètre PCE d'efficacité de conversion de l'énergie (voir encadré 2) a atteint 8,9% après dopage. Mais après revêtement ou enrobage avec TiO2, le paramètre Jsc a été amélioré de manière significative, passant de 23,9 à 32,5 mA / cm2. Et les paramètres Voc et FF ont été améliorés par le dopage complémentaire avec l'acide nitrique HNO3.
En plus de la réduction de la quantité de lumière incidente qui est réfléchie par la cellule, le revêtement de TiO2 ne bloque pas le traitement acide, car il reste des fissures et cela pourrait permettre l'introduction de type p (trous) dopant le graphène, et améliorant ainsi le paramètre Voc.
La cellule composite TiO2 – G - Si [oxyde de titane, graphène et silcium] a montré une performance constante sous une intensité variable de la lumière.
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"Emploi de l'oxyde de graphène pour la décontamination nucléaire" par le Dr Mae-Wan Ho

Ho Dr Mae-Wan — 2013-09-22T16:25:13Z

ISIS Energie
Emploi de l'oxyde de graphène pour la décontamination nucléaire
Graphene Oxide for Nuclear Decontamination
L'oxyde de graphène élimine rapidement certains des radionucléides d'origine humaine, qui sont les plus toxiques à long terme, lorsque ces radionucléides sont contenus dans de l'eau contaminée. Par le Dr Mae-Wan Ho

Rapport de l'ISIS en date du 17/07/2013
L'article d'origine en anglais est intitulé Graphene Oxide for Nuclear Decontamination ; il est accessible sur le site http://www.i-sis.org.uk/Graphene_Oxide_for_Nuclear_Decontamination.php
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Le pire héritage de l'industrie de l'énergie nucléaire

Parmi le pire héritage de l'industrie de l'énergie nucléaire, il faut citer l'énorme quantité de déchets radioactifs à vie longue qui sont générés et qui contaminent les sols et l'eau, parmi lesquels se trouvent dont les éléments transuraniens - éléments ayant un nombre atomique supérieur à 92 (qui est celui de l'uranium) – et qui sont les plus toxiques.
L'accident récent à la centrale nucléaire de Fukushima Daiichi a libéré d'énormes quantités de radionucléides dans l'environnement, y compris dans l'eau de refroidissement contaminée, rivalisant et même dépassant les retombées de Tchernobyl. Cette dernière catastrophe a continué à contaminer les sols, les sédiments et les eaux souterraines, avec des effets dévastateurs sur la santé qui continuent de se dérouler au fil des années et à travers les générations (voir [1] Death Camp Fukushima Chernobyl - an ISIS special report, SiS 55)*.
* On peut consulter l'article "Les retombées radioactives de Fukushima rivalisent avec celles de Tchernobyl" par le Dr Mae-Wan Ho. Traduction et compléments de Jacques Hallard ; accessible sur le site http://isias.transition89.lautre.net/spip.php?article231&lang=fr
Les radionucléides naturels sont également mis en place dans les fluides de fracturation pour l'extraction des gaz de schistes (voir [2] Fracking for Shale Gas, SiS 57) *, et ils sont dispersés à la suite de l'exploitation minière. Un manque de traitement efficace et de mesures de décontamination se font cruellement sentir.
* Version en français : "Gaz de schiste exploités par fracturation" par le Professeur Peter Saunders. Traduction et compléments de Jacques Hallard accessible sur le site http://isias.transition89.lautre.net/spip.php?article293&lang=fr
Les chercheurs dirigés par Stepan Kalmykov à l'Université d'Etat de Moscou en Russie et James Visite à la Rice University de Houston, au Texas aux États-Unis, ont peut-être trouvé une solution parfaite pour la décontamination nucléaire avec l'oxyde de graphène [3, 4].
Les allotropes de carbone comme les fullerènes, les nanotubes de carbone, les nanodiamants et le graphène, ont été l'objet de beaucoup d'attention ces derniers temps dans le cadre de la gestion des déchets nucléaires.
Cependant, l'oxyde de graphène a été relativement négligé, sauf comme intermédiaire pour produire du graphène par exfoliation chimique du graphite. Mais l'oxyde de graphène s'est avéré être non toxique et biodégradable ; il pourrait être produit en masse d'une manière respectueuse de l'environnement. Il est soluble dans l'eau et forme des suspensions colloïdales stables lorsqu'il est dispersés dans d'autres liquides en raison de son caractère amphiphile (capable de se mélanger avec de l'eau ou de l'huile). L'oxyde de graphène dispersé dans des liquides présente également d'excellentes capacités de sorption. Auparavant, il avait été démontré que l'oxyde de graphène pouvait éliminer les éléments chimiques suivants : Cu (cuivre), Co (cobalt), Cd (cadmium), Eu (europium), l'arséniate, ainsi que les solvants organiques.
La surface de l'oxyde de graphène est recouverte d'époxy, d'hydroxyle et de carboxyle qui sont bien adaptés pour interagir avec les cations et anions. Il n'est pas étonnant, qu'il s'avère aussi être très propice pour enlever les nucléides radioactifs présents dans l'eau.
Les chercheurs ont porté leur attention sur les isotopes radioactifs des actinides (le groupe des éléments de numéro atomique de 89 à 103 dans lequel se trouvent les éléments chimiques et radionucléides suivants : Th (thorium), U (uranium), Np (neptunium), Pu (plutonium) et Am (américium), ainsi que les lanthanides (un groupe des « terres rares » qui ont les numéros atomiques de 57 à 71, auquel appartient Eu).

Une élimination rapide de radionucléides dans l'eau

L'action de l'oxyde de graphène est exceptionnelle. Même à des concentrations très faibles de l'ordre de moins de 0,1 g / L, la sorption des radionucléides est achevée dans les 5 minutes. L'oxyde de graphène élimine 95% ou plus des éléments Pu, Am, et Th et environ 55% de l'uranium U à un pH d'environ 3,5.
A un pH plus élevé, situé entre 4 et 8, plus de 90% de tous les nucléides sont supprimés, y compris U et Eu. A un pH supérieur (> 7), plus de 70% de l'élément Sr (strontium) et Tc (technicium) sont enlevés et jusqu'à 20% de l'élément Np (neptunium). La sorption est réversible pour Pu et U par abaissement du pH.
L'élimination des radionucléides contenus dans des solutions de déchets a été testée en utilisant les déchets simulés des liquides nucléaires qui contiennent U et Pu, avec Na (sodium), Ca (calcium) et diverses substances telles que le carbonate, le sulfate, l'acétate et le citrate, qui pourraient rivaliser avec le processus de sorption, car les actinides forment des complexes forts avec ceux-ci.
Lorsque l'oxyde de graphène a été ajouté à la solution de simulation des déchets nucléaires, la coagulation a eu lieu presque immédiatement (voir Figure 2). Les nanoparticules forment des agrégats qui peuvent être vus en microscopie électronique à balayage par transmission (Fig. 2 à droite), et il a été confirmé qu'ils contiennent les radionucléides, par la technique de spectroscopie aux rayons X à dispersion d'énergie.

Figure 2 - Solution claire de l'oxyde de graphène dans l'eau (tube à essai 1 à gauche) et des complexes coagulés d'oxyde de graphène avec des radionucléides liés à la solution simulée de déchets nucléaires (tube à essai 2 à droite) ; l'image de droite, prise au microscope électronique à transmission à balayage, montre la formation de nanoparticules agrégées contenant des radionucléides provenant d'une solution simulée de déchets nucléaires coagulés.
La concentration de coagulation critique de l'oxyde de graphène avec différents cations dépend de la charge du cation, et elle est donc affectée par le pH. La coagulation est entraînée par sorption et elle est susceptible d'être suivie par la formation de ponts entre les feuilles d'oxyde de graphène, induisant ainsi la coagulation.

Pour conclure

L'oxyde de graphène possède une affinité élevée pour la sorption des radionucléides les plus toxiques. Mais il a d'autres propriétés uutilisables pour traiter les déchets nucléaires : les complexes d'oxyde de graphène pourraient facilement être coagulés et précipités.
Le processus peut être facilement mis en œuvre sur place, ce qui fait de l'oxyde de graphène un nouveau matériau très prometteur pour le confinement des radionucléides et leur élimination, non seulement dans l'industrie de l'énergie nucléaire, mais aussi dans l'industrie d'extraction minière.
Les taux de sorption élevés indiquent une liaison forte et ils peuvent grandement simplifier la mise en œuvre des méthodes de nettoyage. La sécurité environnementale et la biodégradabilité de l'oxyde de graphène permettent également des utilisations de nettoyage qui sont réalisables in situ.

Références

1. Ho MW, Greaves S and Saunders PT. Death Camp Fukushima Chernobyl, ISIS Special Report, 2012, also Science in Society 55, 11-42, 2012.
2. Saunders PT. Fracking for shale gas. Science in Society 57, 40-42, 2013.
3. “Another tiny miracle : Graphene oxide soaks up radioactive waste”, Mike Williams, Rice University News & Media, 8 January 2013, http://news.rice.edu/2013/01/08/another-tiny-miracle-graphene-oxide-soaks-up-radioactive-waste/
4. Romanchuk AY, Slesarev AS, Kalmykov SN, Kosynkint DV and Tour JM. Graphene oxide for effective radionuclide removal. Phy Chem Chem Phy 2013, 15, 2321-7.

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"Pourquoi le graphène est-il si étonnant ?" par le Dr Mae-Wan Ho

Ho Dr Mae-Wan — 2013-09-21T07:12:11Z

ISIS Graphène Physique Chimie
Pourquoi le graphène est-il si étonnant ?
Why Graphene is Amazing
La structure électronique inhabituelle de graphène permet de produire des effets quantiques cohérents remarquables, même à la température ambiante : ce matérieu ouvre la porte à de nouvelles applications dans l'électronique et la spintronique. Dr Mae-Wan Ho

Rapport de l'ISIS en date du 15/07/2013
Une version entièrement référencée et illustrée de cet article intitulé Why Graphene is Amazing est accessible par les mebres de l'ISIS sur le site http://www.i-sis.org.uk/Why_Graphene_is_Amazing.php ; elle est par ailleurs disponible en téléchargement ici .
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D'innombrables intérêts sont portés sur le graphène après l'invention d'une technique simpliste

Tout a commencé lorsque Konstantin Novoselov, Andre Geim, et leurs collègues ont fait des expérimentations sur des films minces de une à plusieurs couches de graphène, isolées avec du ruban adhésif ou par simple frottement du graphite, c'est à dire le motif ou le dessin, fixé sur une surface dure [1].
La capacité de contrôler les propriétés électroniques d'un matériau en appliquant un champ électrique externe (potentiel de grille, en anglais Gate potential) est au cœur de l'électronique moderne. Cela permet de faire varier la concentration de porteurs de charge dans un dispositif semi-conducteur et donc le courant électrique passant à travers celui-ci.
Comme beaucoup d'autres physiciens de la matière condensée, Novoselov et Geim étaient à l'affût de nouveaux matériaux qui feraient mieux que le silicium dans l'industrie des semi-conducteurs, car le silicium est proche de sa limite de performance (voir [2] The Computer Aspires to the Human Brain, SiS 58) *.
* Version en français : "Quand l'ordinateur ambitionne de devenir un cerveau humain" par le Dr Mae-Wan Ho. Traduction et compléments de Jacques Hallard ; accessible sur le site http://isias.transition89.lautre.net/spip.php?article301
Les chercheurs ont commencé par la recherche de l'effet du champ électrique dans le graphène, et ils ont trouvé l'effet le plus grand, le plus rapide et le plus cohérent jamais observé dans n'importe quel autre matériau.
Ils ont démontré que l'effet Hall quantique (voir l'encadré ci-dessous) se produit même à la température ambiante, ce qui, jusque-là, ne pouvait être observé qu'à des températures très basses bien maîtrisées et avec des appareils électroniques les plus soigneusement élaborés.
Les collègues chercheurs travaillant sur le graphène ont fait les commentaires suivants sur l'observation de ces effets étonnants [3] « dans un matériau fabriqué par une telle technique aussi simpliste qui a déclenché de très nombreux intérêts qui continuent de se manifester à ce jour ».
Au-delà de la gamme des applications potentielles du graphène, c'est le domaine de la science fondamentale qui suscite le plus de passion. (voir [4] Le graphène et le New Age de carbone , SiS 59) *.
* Version en français : "Le graphène et le nouvel âge du carbone" par le Dr Mae-Wan Ho. Traduction et compléments de Jacques Hallard ; accessible sur le site : http://isias.transition89.lautre.net/spip.php?article326

La nouvelle physique de l'électrodynamique quantique

Les expériences de Novoselov, Geim et de leurs collègues [1] ont montré que la conductance électrique augmente de façon linéaire et symétrique lorsque le potentiel de grille appliqué est augmenté de 0V dans les deux sens, positif et négatif, indiquant que les porteurs de charge commutent entre les électrons et les trous d'électrons.
Cet effet de champ 'ambipolaire' électrique est bien observé dans d'autres semi-conducteurs, mais jamais d'une manière aussi importante, et le courant ne diminue pas à zéro au minimum (0V), où les porteurs de charge sont un mélange d'électrons et de trous.
Dans le même temps, l'effet Hall quantique (voir encadré) a été trouvé à trois températures différentes : proche du zéro absolu, à 70 K [pour K ou kelvin, voir dans la rubrique ‘Définitions' à la suite de cet article de l'ISIS] et à 300 K (soit la température ambiante) [5] ; ceci étend ainsi la gamme précédente de température pour l'effet Hall quantique par un facteur de 10. La raison pour laquelle l'effet Hall quantique peut être observé même à la température ambiante est due à la nature hautement inhabituelle des porteurs de charge dans le graphène, qui se comportent comme des quasi-particules sans masse appelés « fermions de Dirac » ou particules de Dirac décrites par l'équation de Dirac qui combine la mécanique quantique avec la relativité restreinte ; les fermions ou particules de Dirac se déplacent en de fortes densités, environ 1013 cm-2 à 1/300 de le vitesse de la lumière à travers des milliers de distances inter-atomiques sans diffusion.

L'effet Hall quantique

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"Des micro-supercondensateurs au graphène pour de l'énergie sur une puce électronique" par le Dr Mae Wan Ho

Ho Dr Mae-Wan — 2013-08-23T20:03:31Z

ISIS Energie Graphène
Des micro-supercondensateurs au graphène pour de l'énergie sur une puce électronique
Graphene Micro-Supercapacitors for On-Chip Energy
Des micro-supercondensateurs au graphène, permettant une charge de stockage élévée et flexible, fabriqués à la maison avec un graveur laser DVD en moins de 30 minutes, surpassent de loin les produits disponibles dans le commerce et annoncent la prochaine révolution dans la miniaturisation en micro-électronique. Dr Mae Wan Ho

Rapport de l'ISIS en date du 08/07/2013
Une version entièrement illustrée et référencée de ce rapport intitulé Graphene Micro-Supercapacitors for On-Chip Energy est affiché et accessible par les membres de l'ISIS sur le site http://www.i-sis.org.uk/Graphene_Micro-Supercapacitors_for_On-Chip_Energy_Store.php ; elle est par ailleurs disponible en téléchargement ici
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Le stockage d'énergie sur une puce compacte est nécessaire pour la miniaturisation des dispositifs électroniques

La miniaturisation rapide des appareils électroniques est limitée par le manque de possibilités de stockage d'énergie sur un circuit intégré électronique compact ou puce électronique, pour compléter ou remplacer les piles. Le carbone est un favori évident en termes de matériel pour la fabrication de micro-supercondensateurs qui pourraient faire l'affaire, en particulier le graphène, un cristal d'atomes de carbone, mono-couche et bidimensionnel, dont les remarquables propriétés, électroniques et autres, ont suscité une excitation frénétique pendant près d'une décennie ( voir [1] ] Graphene & New Age of Carbon, SiS 59) *.
* Version en français "Le graphène et le nouvel âge du carbone" par le Dr Mae-Wan Ho. Traduction et compléments de Jacques Hallard ; accessible sur le site http://isias.transition89.lautre.net/spip.php?article326
Deux chimistes de l'Université de Californie à Los Angeles, Maher El-kady et Richard Kaner, ont produit un éventail impressionnant de prototypes de micro-supercondensateurs à base de graphène en utilisant un graveur laser DVD basique et de consommation courante (voir Figure 1). Ils ont également constaté que la miniaturisation d'un dispositif à l'échelle du micron se traduit par un renforcement de la capacité de charge de stockage et une bonne performance, ce qui donne une densité de puissance volumique d'environ 200 W cm-3, la plus élevée obtenue pour dans le domaine de la technologie des supercondensateurs.
Le procédé est aisément adaptable et les dispositifs peuvent être effectués sur les substrats à un coût très compétitif par rapport aux méthodes traditionnelles de microfabrication. Les dispositifs sont imprimés sur un substrat flexible pour permettre un usage électronique avec une bonne flexibilité et ils peuvent être intégrés dans les systèmes mécaniques microélectrochimiques, ou en complément des semi-conducteurs d'oxydes métalliques sur une seule puce électronique [2].
Figure 1 - Un réseau de plus de 100 micro-superconsensateurs fabriqué sur un disque souple de la taille d'un DVD, à l'aide d'un graveur laser d'usage courant

Un graveur de DVD de qualité courante fait l'affaire

La véritable et géniale originalité du travail réalisé est l'utilisation d'une technologie simple et commune, ainsi que des matériaux très bon marché, comme El-kady, un étudiant diplômé et auteur principal du rapport, l'a expliqué [3] : « Les méthodes traditionnelles pour la fabrication de micro-supercondensateurs impliquent des techniques lithographiques très coûteuses en main-d'œuvre qui se sont avérées difficiles d'application pour la construction de dispositifs rentables, limitant ainsi leur fabrication à usage commercial. Au lieu de cela, nous avons utilisé un graveur de DVD LightScribe de consommation courante pour produire des micro-superprocesseurs à base de graphène sur de grandes surfaces, à un coût très faible par rapport aux appareils traditionnels. Grâce à cette technique, nous avons été en mesure de produire plus de 100 micro-supercondensateurs sur un seul disque en moins de 30 minutes, en utilisant des matériaux peu coûteux ».
El-Kady et son superviseur Kaner ont également utilisé un nouveau design. Au lieu de couches empilées pour utiliser le graphène comme électrodes, comme une sorte de sandwich, ils ont gravé les électrodes côte à côte dans un modèle interdigité avec des entrecroisements. Ceci permet de maximaliser la surface accessible disponible pour chacune des deux électrodes, tout en réduisant le trajet des ions chargés dans l'électrolyte, nécessaire pour leur diffusion.
En conséquence, les nouveaux supercondensateurs ont une plus grande capacité de charge électrique ainsi qu'une capacité de débit que leurs homologues empilés. Fait intéressant, les chercheurs ont constaté que, en plaçant plusieurs électrodes par unité de surface, ils ont stimulé la capacité des micro-supercondensateurs pour stocker encore plus de charge.
Pour réaliser les micro-supercondensateurs selon le motif choisi en réseau plan, les chercheurs ont collé une couche de matière plastique sur la surface d'un disque DVD, et revêtu la matière plastique d'une couche d'oxyde de graphite. Puis ils ont simplement inséré le disque ainsi revêtu dans un lecteur optique disponible dans le commerce, et utilisé pour l'étiquetage des DVD ; ils ont mis à profit le lecteur laser pour créer le motif interdigité.
La gravure au laser est si précise qu'aucun des pointes entrelacées des deux électrodes ne touche l'autre, jusqu'à l'utilisation de 16 micro-électrodes (8 positives et 8 négatives). Ceci était important, sinon le dispositif aurait provoqué un court-circuit du condensateur. L'oxyde de graphène non consommé (taches brunes) fait commodément office d'isolant, tandis que le graphène (zones noires) agit à la fois comme électrode et comme collecteur de courant (Figure 2).
Figure 2 - Un tableau de trois microcondensateurs avec (de gauche à droite) : des dispositifs à 4, 8 et 16 électrodes interdigitées sur un substrat flexible.
L'action laser était simple : Kaner et El-Kady avaient précédemment constaté que l'oxyde de graphène, lorsqu'il est exposé à la lumière, est converti en graphène, ce qui est similaire à ce qui se passe avec la technique ‘LightScrib' pour étiqueter le DVD ; la surface du disque est recouverte d'un colorant réactif qui change de couleur lors d'une exposition à la lumière laser. Ainsi, le lecteur brûle le modèle informatique conçu sur le film d'oxyde de graphite pour produire les circuits de graphène souhaités.

Des dispositifs qui surpassent les microcondensateurs commercialisés

Dans une série complète de tests [2], les chercheurs ont montré que leurs nouveaux micro-supercondensateurs surpassent à la fois un microcondensateur de type sandwich, ainsi qu'un microcondensateur commercial, pour les durées de capacité de stockage et de temps de chargement / déchargement.
Les micro-supercondensateurs présentent aussi une excellente stabilité en cours de cyclage, ne perdant que 4% de leur capacité initiale au bout de plus de 10.000 cycles de charge et de décharge. Cela leur donne un avantage important sur les micro-batteries qui ont une durée de vie plus courte et qui pourraient poser un problème majeur lorsqu'elles sont incorporées dans des structures permanentes, telles que les implants biomédicaux, les étiquettes d'identification actives par radiofréquence et les micro-capteurs intégrés, pour lesquels aucun entretien ou leur remplacement ne sont possibles..
Une importante mesure de la qualité d'un condensateur est la constante de temps RC (en secondes), égale au produit de la résistance du circuit (en ohms) et la capacité électrique du circuit (en farads), et est le temps nécessaire pour charger ou décharger le condensateur, à travers la résistance d'environ 63,2% de la différence entre la valeur initiale et la valeur finale. La constante de temps Rc de l'appareil avec 16 électrodes est de 19 ms, contre 10 s pour le supercondensateur commercial à base de charbon actif et 1,1 ms pour un condensateur électrolytique à base d'aluminium.

Flexibles, portables, à intégrer directement sur une puce ou à l'arrière de panneaux solaires

Les nouveaux micro-supercondensateurs sont hautement flexibles et twistables. Lors d'un essai sous pression constante, ils ont montré une stabilité exceptionnelle quel que soit le degré de flexion ou de torsion. Leur capacité a été maintenue de façon réversible avec 97% de rétention de la capacité initiale après 2.000 cycles de fonctionnement.
Cela les rend potentiellement utiles en tant que dispositifs de stockage d'énergie à l'électronique flexible, comme les écrans et téléviseurs, l'e-papier, et même l'électronique portable enroulable. (Que diriez-vous des vêtements qui récupèrent dans le milieu ambiant, ou qui permettent d'utiliser votre propre énergie corporelle pour vous rafraîchir en été et vous tenir au chaud en hiver ?).
Les chercheurs ont créé le micro-supercondensateur sous une forme entièrement solide en utilisant une électrolyte ionogel, créé par le mélange de nanopoudre de silice fumée avec le liquide ionique de ‘1-butyl-3-méthylimidazolium-bis (trifluorométhylsulfonyl) imide'. Cela a donné lieu à toutes les sortes de micro-supercondensateurs à l'état solide qui peuvent être utilisés à une plus grande plage de potentiel de 2,5 V, comparée à celle de 1 V avec les meilleurs dispositifs qui sont actuellement disponibles sur le marché..
L'état solide permet aux micro-supercondensateurs d'être plus facilement mis en forme pour les incorporer dans un nouveau dispositif, ou ils pourraient être fabriqués directement sur une puce électronique en vue d'une intégration dans les microsystèmes électromécaniques (en anglais Microelectromechanical systems ou MEMS), encore appelés systèmes micro-électromécaniques, d'une part, et dans les semiconducteurs d'oxyde métallique complémentaires (en anglais complementary metal-oxyde ou CMOS), d'autre part. Cela peut aider à mieux extraire l'énergie à partir de sources solaires, thermiques et mécaniques et rendre les systèmes auto-alimentés plus efficaces.
Les micro-supercondensateurs, faisant appel à des semi-conducteurs à l'état solide ou dispositifs statiques, peuvent être fabriqués à l'arrière des cellules photovoltaïques (solaires), aussi bien dans les dispositifs portatifs que dans des installations fixées sur les toits pour stocker l'électricité produite pendant la journée, en vue d'une utilisation après le coucher du soleil, fournissant ainsi de l'électricité, potentiellement pendant 24 heures, sans nécessiter une connexion au réseau de distribution d'électricité. .
Ce n'est que le début : les possibilités sont infinies !

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"Le graphène et le nouvel âge du carbone" par le Dr Mae-Wan Ho

Ho Dr Mae-Wan — 2013-08-19T08:15:22Z

ISIS Graphène Energie
Le graphène et le nouvel âge du carbone
Graphene and the New Age of Carbon
Rapport de l'ISIS en date du 03/07/2013
Dernier matériau miracle en vogue, le graphène promet de fournir tout ce qu'il nous faut pour les énergies propres et pour des technologies extrêmement efficientes, tout en nous débarrassant des gaz à effet de serre et des déchets toxiques ; ne serait-ce pas un peu trop beau pour être vrai ? Dr Mae-Wan Ho

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Une nouvelle superstar dans le monde des matériaux

Cessons de nous tourmenter avec les gaz à effet de serre et le réchauffement planétaire ; oublions les forages pour le pétrole, les sables bitumineux, les gaz de schiste ; balayons d'un revers de main les usines nucléaires et les centrales au charbon, ainsi que des panneaux solaires passés de mode, l'électronique, la photonique, les batteries, et tout ce qui nécessite des terres rares qui sont très toxiques, parce que le graphène remplace déjà et va continuer de remplacer tout cela ; et il y a beaucoup de graphite pour que nous soyons assurés de pouvoir le faire.
Mieux encore, les émissions de gaz à effet de serre, tels que le méthane CH4 et le dioxyde de carbone CO2, pourraient fournir le carbone pour fabriquer le graphène massivement en transformant ainsi les déchets qui sont en cause dans le changement climatique, pour en faire des ressources dont les applications dont sont seulement limitées par le pouvoir de notre imagination et par nos capacités d'invention. Mais cela ne semble-t-il pas un peu trop beau pour être vrai ? (voir [1] Graphene from Greenhouse Gases to Save the Climate, SiS 59)*.
* Version en français sur le site ISIAS intitulée : ‘Le graphène obtenu à partir de gaz à effet de serre pour sauver le climat'
La nouvelle superstar en science des matériaux et en physique de la matière condensée est une simple couche plate d'atomes de carbone, emballés dans un réseau cristallin en forme de nid d'abeilles qui pourrait durer éternellement.
Recroquevillé sur lui-même, le graphène donne des fullerènes [une structure identique à un dôme géodésique , ou à un ballon de football, encore appelée pour cette raison « footballène »] ; enroulé, le graphène forme des nanotubes de carbone, et empilé en couches, il est le graphite de nos crayons à papier.
Le graphite est abondant et il a un bon dossier en matière de sécurité, bien que les couches de graphène simple ne doivent pas être considérées sans danger, car elles ont des propriétés très différentes de celles du graphite en bloc, et ce matériau doit être étudié avec soin pour ce qui concerne sa toxicité.
Le graphène a recueilli pratiquement tous les superlatifs depuis qu'il a été propulsé en 2004 sous les feux de la rampe par les physiciens d'origine russe Andre Geim et Konstantin Novoselov de l'Université de Manchester au Royaume-Uni [2]. Ils avaient isolé le graphène à partir du graphite à l'aide d'un ruban adhésif, et ils ont reçu le prix Nobel de physique en 2010 pour leurs expériences "révolutionnaires" sur la matière (voir [3] ] Why Graphene is Amazing, SiS 59)*.
* Version en français sur le site ISIAS, intitulée : ‘Pourquoi le graphène est-il aussi étonnant ?'

Un amoncellement de superlatifs

Les physiciens sont en extase sur les effets quantiques macroscopiques et d'autres phénomènes étonnants qui peuvent être démontrés à des températures ambiantes sur leurs paillasses de laboratoire [3, 4], tandis que d'autres chercheurs et techniciens se penchent sur les applications qu'ils sont en mesure de concevoir et de tester matériellement avec des dispositfs qui sont déjà à l'état de prototypes.
Par voie électronique, le graphène est un supraconducteur, même à température ambiante. Il est un très bon conducteur, plus facilement et plus rapidement que le cuivre, et à un million de fois la densité de courant. Cela signifie que des charges de masse nulle, d'environ 1013 cm-2, se déplacent de façon balistique sans diffusion (résistance), sur des espaces de dizaines de microns, à une rapidité d'environ un centième de la vitesse de la lumière. Ces propriétés sont en effet très utiles pour fabriquer des superordinateurs plus rapides.
Le graphène est le seul à avoir un écart d'énergie ou bande interdite égale à zéro, c'est à dire, qu'il n'y a pas d'écart d'énergie entre l'électron lié à un atome et la bande de conduction quand il commence à se déplacer ; par conséquent, il peut potentiellement faire usage des photons avec n'importe quelle énergie pour produire de l'électricité, et même des énergies thermiques. Cette propriété est très utile pour les électrodes et les cellules solaires (voir [5] ] Graphene and Solar Power for the Masses, SiS 59) *
* Version en français sur le site ISIAS intitulée : Graphène et énergie solaire pour toutes les populations

La bande interdite égale à zéro du graphène, signifie qu'il ne peut pas être désactivé, ce qui est une limitation pour les transistors, mais pas pour d'autres dispositifs optoélectroniques. Des écarts de bande peuvent être créés en introduisant un champ électrique, ou par dopage avec une faible quantité d'impuretés.
Le graphène conduit la chaleur à plus de 5.000 W / mètre Kelvin, soit beaucoup mieux que toutes les autres structures de carbone comme les nanotubes de carbone, le graphite et le diamant (qui est jusqu'ici le champion à environ 1.000 W / mK). Cela rend aussi le graphène idéal pour le transport de chaleur dans les processeurs ultra-rapides destinés aux ordinateurs, qui ont atteint un goulot d'étranglement en raison de la chaleur qui ne peut pas être évacuée assez rapidement (voir [6] The Computer Aspires to the Human Brain, SiS 58) *.
* Version en français "Quand l'ordinateur ambitionne de devenir un cerveau humain" par le Dr Mae-Wan Ho. Traduction et compléments de Jacques Hallard ; accessible sur le site http://isias.transition89.lautre.net/spip.php?article301
Le graphène est le matériau le plus mince et le plus robuste qui soit connu, plus dur que le diamant, et 300 fois plus résistant que l'acier : il demande le poids d'un éléphant en équilibre sur une pointe d'aiguille pour briser cette couche de l'épaisseur d'un atome ; sa résistance à la traction est supérieure à 1 TPa [4].
Cependant, il est souple et très élastique pour une structure cristalline : son élasticité peut s'étendre jusqu'à 20% de sa longueur, [7]. Sa combinaison de légèreté et de robustesse est idéale pour la construction des avions et des pales d'éoliennes, par exemple.
Le graphène absorbe seulement 2,3% de la lumière incidente, ce qui le rend plus transparent que toute autre chose : il présente donc une aubaine pour fabriquer des écrans tactiles incassables et des électrodes de cellules solaires.
Le graphène est la couche atomique la plus imperméable, ne laissant aucun liquide ou aucun gaz la traverser : une propriété qui peut être exploitée comme un film assurant une barrière ou une filtration sur membrane (voir [8] Graphene Molecular Sieves for Desalination and Purifcation, SiS 59) *.
* Version en français sur le site ISIAS, intitulée : ‘Des tamis moléculaires en graphène pour le dessalement et l'épuration'.
Le graphène peut être modifié chimiquement de nombreuses façons, avec des propriétés les plus insoupçonnées qui restent encore à découvrir. L'oxyde de graphène est excellent pour éliminer les radionucléides dans l'eau des déchets nucléaires et l'eau contaminée [9] (voir [10] ] Graphene Oxide for Nuclear Decontamination, SiS 59)*.
* Version en français sur le site ISIAS, intitulée : ‘Emploi de l'oxyde de graphène pour la décontamination nucléaire'.
Ces propriétés du graphène constituent exactement ce que les victimes de la catastrophe nucléaire de Fukushima ont besoin pour se protéger contre d'autres expositions supplémentaires à des retombées radioactives (voir [11] Mort Camp Fukushima Tchernobyl - un rapport spécial ISIS ) *
* On peut consulter l'article "Les retombées radioactives de Fukushima rivalisent avec celles de Tchernobyl" par le Dr Mae-Wan Ho Traduction et compléments de Jacques Hallard ; accessible sur le site http://isias.transition89.lautre.net/spip.php?article231&lang=fr

La fièvre du graphène dans le monde

Et ce n'est certainement pas simplement l'effet d'un matraquage médiatique ni d'un espoir exagéré, si le monde entier semble être en proie à une fièvre du graphène. Malgré cela, le financement public a été relativement peu généreux par rapport à d'autres domaines (voir [6]).
Pour sa part, le gouvernement britannique a alloué 70 millions d'€ pour les travaux de recherche sur le graphène [12] ; toutefois, la majeure partie de ce financement va servir à payer un nouvel institut du graphène, situé à côté de l'Université de Manchester, près du bâtiment où les chercheurs Geim et Novoselov ont isolé le graphène.
L'Union Européenne a octroyé une somme d'un millard d'€, consacrée aux recherches sur le graphène au cours des dix prochaines années, à travers un consortium qui comprend de nombreuses entreprises [13]. Le gouvernement américain n'a pas encore annoncé une initiative de financement pour les recherches et les applications sur le graphène.
À la fin de 2012, l'Office de la propriété intellectuelle, basé à Cambridge au Royaume-Uni, a enregistré 2.204 publications (soit 30%) se rapportant aux brevets sur le graphène et en provenance de Chine, 1.754 viennent des États-Unis, 1.160 sont en provenance de Corée du Sud et 54 du Royaume-Uni [14]. Samsung détient plus de brevets que toute autre société dans le monde. Et le nombre total des dépôts de brevets est en croissance exponentielle.
Sans surprise, c'est la Chine qui est le premier pays à lancer la production industrielle du graphène pour ses nombreuses applications.

La Chine débute la production industrielle du graphène

Le 5 décembre 2012, des feuilles d'aluminium enduites de graphène ont été mises en production par Ningbo Morsh Technology Company Ltd dans la province du Zhejian [15]. Cette organisation prévoit d'augmenter sa production annuelle de 30 tonnes à 300 tonnes en août 2013, et une autre ligne de production de graphène, avec une capacité annuelle de production de 1.000 tonnes est prévue, avec un doublement de son projet de feuilles d'aluminium revêtues de graphène, selon le Ph.D. Professeur Liu Zhaoping, de l'Institut des matériaux et du génie technologique de Ningbo, auprès de l'Académie chinoise des sciences.
L'équipe de Liu Zhaoping a également fabriqué des nanocomposites à base de graphène pour des applications pour les batteries au lithium Li, après avoir fait de nombreuses percées dans la recherche au cours des dernières années. Son équipe a été la première à réussir à développer la technologie à un très faible coût et avec une méthode évolutive pour fabriquer du graphène de haute qualité.
Les feuilles d'aluminium enduites de graphène seront utilisées pour augmenter la conductivité dans les cathodes pour une mise en œuvre dans les batteries au lithium. Le revêtement de graphène ultra fin (<1 nm) a le potentiel de réduire la résistance de l'interface et d'augmenter l'adhérence entre les matériaux actifs et la feuille de métal, améliorant ainsi la capacité de débit et la stabilité de cyclage des batteries.
Mais Liu Zhaoping n'est pas le seul a travailler sur le graphène en Chine ! En décembre 2012, l'Institut de recherche sur les métaux de l'Académie chinoise des sciences a annoncé que leur ligne de production pilote à un faible coût était opérationnelle, d'une part, et que la technologie de préparation du graphène à grande échelle, d'autre part, avaient été un succès ; il est prévu de conclure un accord de joint-venture pour l'industrialisation des technologies avec le Groupe Jinlu, dans la zone urbaine de Deyang, dans la province du Sichuan.
Certaines autorités gouvernementales locales en Chine ont commencé à planifier la mise en chantier de parcs industriels dédiés au graphène pour promouvoir une chaîne industrielle connexe et complémentaire, y compris dans les territoires et provinces : à Ningbo dans le Zhejiang, dans le Fujian, à Shenszhen dans le Guangdong, etc…

Pour conclure

Le graphène a certainement lancé une nouvelle ère du carbone pour l'électronique et les industries connexes. Il pourrait jouer un rôle beaucoup plus grand que la révolution apportée par les technologies du silicium.
Peut-être que le plus immédiat est un bond en avant en matière de miniaturisation qui a abouti à une impasse en raison du manque de succès dans la miniaturisation des techniques de stockage d'énergie ([16] Graphene Micro-Supercapacitors for On-Chip Energy Store, SiS 59) *.
* Version en français sur le site ISIAS, intitulée : ‘Des micro-supercondensateurs au graphène pour de l'énergie sur une puce électronique'.

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Sélection d'articles en rapport avec l'industrialisation du graphène

– INNOVATION PHYSIQUE - LA DÉCOUVERTE DE MATÉRIAUX PERFORMANTS EST UN ENJEU MAJEUR POUR L'ÉLECTRONIQUE OU L'ÉNERGIE.
Le graphène, nouvelle star de la recherche sur les matériaux. Article Les Echos n° 21009 du 05 Septembre 2011 • page 11
Nous avons franchi une étape décisive dans la mise au point d'une électronique à base de graphène. » C'est un prix Nobel de physique qui tient ce discours enthousiaste. Konstantin Novoselov a décroché la distinction suprême en 2010, avec son collègue André Geim, pour ses travaux sur cette nouvelle classe de matériaux aux propriétés extraordinaires… »
Article à lire sur : http://www.lesechos.fr/05/09/2011/LesEchos/21009-57-ECH_le-graphene--nouvelle-star-de-la-recherche-sur-les-materiaux.htm
– La Chine en phase d'industrialisation du graphène. Par Ludovic Fery publié le 06/11/2012 à 14h58

Feuille de graphène à l'échelle moléculaire. © Photo : Alexander Alus
« L'industriel Ningbo Moxi démarre la construction d'une usine de production de graphène d'une capacité annuelle de 300 tonnes dans la ville de Cixi en Chine. Le coût de revient du matériau serait de seulement 500 dollars par kilogramme… »
Article de Ludovic Fery - Source : Jec Composites à découvrir sur le site : http://www.industrie-techno.com/la-chine-en-phase-d-industrialisation-du-graphene.13995
– La Chine crée sa première feuille de graphène - 29 janvier 2013 / Dernière mise à jour : 4 février 2013
« Des chercheurs de l'institut des technologies vertes et intelligentes de Chongqing, de l'Académie des sciences de Chine ont réussi à créer leur première feuille de graphène de 15 pouces, environ 38 cm assemblé avec un écran tactile de graphène de 7 pouces, environ 18 cm. Cette feuille de graphène qui consiste en une couche unique d'atomes de carbone récupérée à la surface du graphite, marque le plus haut niveau en termes d'ingénierie du graphène atteint en Chine à ce jour… »

Pour en savoir plus : Industrial Minerals : http://www.indmin.com/Article/3147754/Channel/19557/Chinese-scientists-make-first-15-inch-graphene-sheet.html
Copyright © 2013 La France en Chine : http://www.ambafrance-cn.org/La-Chine-cree-sa-premiere-feuille-de-graphene.html - Source : http://www.ambafrance-cn.org/imprimer.html?id_article=20155&lang=fr&cs=print
– Europe : la recherche dans le graphène devient une priorité – Document PCWorld.fr du vendredi 16 août 2013. Publié le 4 février 2013 par Denis Leclercq dans Finances et industrie - Annonces Google - OutsiderClub.com/Graphene Graphene Is The Future - Learn How It Will Change The World It's All In This Free Investor Rpt.
“L'Europe débloque un budget d'un milliard d'euros pour la recherche dans le graphène. Nokia est ravi d'y participer... Le graphène, cela fait maintenant quelques années que l'on en entend parler. Avec seulement un atome d'épaisseur, celui-ci pourrait être 300 fois plus résistant que l'acier et bien plus conducteur que le cuivre ou l'or. Mais il reste encore un défi de taille pour l'industrie. Les chercheurs doivent encore trouver le moyen de stabiliser et fabriquer de manière industrielle cette matière.. ».
Article à lire sur le site : http://www.pcworld.fr/business/actualites,europe-investissement-un-milliard-euros-graphene-nokia-priorite-emploi-croissance-economie,535639,1.htm

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Jacques Hallard, Ing. CNAM, consultant indépendant.
Relecture et corrections : Christiane Hallard-Lauffenburger, professeur des écoles.
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