Graphène, la nouvelle révolution des terres rares

La neige carbonique a de multiples utilisations — garder au frais un panier de pique-nique, générer du brouillard pour une mise en scène de karaoké. A présent, elle est sur le point de révolutionner l’informatique.

Plus important encore, on va assister à une ruée vers une substance miracle très demandée, et principalement produite en Chine. Si vous pensez avoir raté le boom des terres rares, vous êtes au bord de quelque chose de tout aussi lucratif.

L’histoire commence avec deux découvertes capitales, toutes deux divulguées ces derniers jours.

▪ Des chercheurs chez IBM ont annoncé ce mois-ci avoir construit le premier circuit intégré fabriqué à partir d’un matériau que l’on appelle le graphène.

L’épaisseur d’une tranche de graphène est aussi mince qu’il est humainement possible de le faire — aussi épaisse qu’un atome seulement. Et pourtant il est assez puissant pour…

– faire fonctionner les téléphones mobiles dans des endroits où cela n’est pas possible actuellement ;

– rendre plus rapide quasiment n’importe quel appareil électrique, avec moins d’électricité ;

– faire fonctionner des appareils qui peuvent voir à l’intérieur du corps humain sans l’aide de rayons X nocifs.

Tout cela est impossible à faire avec le composants dont sont constitués les circuits intégrés depuis ces quarante dernières années — le silicium. Le graphène est sur le point de devenir le « nouveau silicium ».

▪ Ce mois-ci également, des chercheurs de la Northern Illinois University ont fait une découverte parallèle, toute aussi importante. Ils ont découvert un moyen de fabriquer du graphène en volumes importants.

Au lieu des précédentes méthodes — diviser des cristaux de graphite à l’aide de bandes coupantes, ou chauffer à des températures élevées du carbure de silicium — les scientifiques de la NIU ont découvert quelque chose de si simple qu’un adolescent pourrait le faire dans son garage (même si nous ne le conseillons pas) — brûler du magnésium en neige carbonique.

« Jusqu’à présent », observe le professeur Narayan Hosmane, « le graphène a été synthétisé par diverses méthodes utilisant des produits chimiques dangereux et des techniques fastidieuses. Cette nouvelle méthode est simple, écologique et rentable ».

Le graphène est dérivé du graphite — lui-même dérivé du simple atome de carbone. Les deux scientifiques de l’université de Manchester qui ont isolé le graphène en 2004 se sont vus décerner le prix Nobel de physique en 2010.

« En tant que matériau, le graphène est complètement nouveau », a déclaré l’Académie royale des sciences de Suède lors de la remise du prix. « Il est aussi bon conducteur d’électricité que le cuivre. Et meilleur conducteur de chaleur que tous les autres matériaux connus ».

« Il est presque totalement transparent, et pourtant si dense que pas même l’hélium, le plus petit atome de gaz, ne peut passer au travers ».

« Non seulement c’est le plus fin matériau au monde », renchérit le New York Times, « mais également le plus solide : une feuille de graphène tendue sur une tasse de café pourrait supporter le poids d’un camion pesant sur une pointe de crayon ».

Le graphène permettra donc des utilisations autres qu’électroniques. Le physicien Michio Kaku de la City University of New York prévoit des avions plus légers et des plastiques plus résistants, entre autres innovations.

Mais il y a un hic : « il n’est pas facile de trouver du graphite de bonne qualité », explique notre chroniqueur Byron King. « Les prix du graphite ont plus que doublé ces dernières années ».

Or pas de graphite, pas de graphène.

En outre, continue Byron, « la Chine contrôle 80% du marché mondial de graphite — tout comme elle gère 97% de l’offre mondiale de terres rares ». Et les réserves diminuent.

Par conséquent, nous voyons « le nouveau silicium » en termes de potentiel… mais également « la prochaine terre rare » en termes de pénurie. Et tout comme avec les terres rares, la chasse est ouverte pour trouver de nouvelles sources hors de Chine.