Matériaux : la folie 2D

“On n’en est qu’au début, prévient Frédéric Bonell, au laboratoire Spintec de Grenoble. Les matériaux 2D sont un domaine extrêmement actif, ils ouvrent d’infinies possibilités devant nous.” “Chaque jour ou presque, on fabrique de nouveaux matériaux 2D”, confirme Frank Koppens, à l’Institut de photonique de Barcelone. “On estime que plusieurs centaines ont déjà été synthétisées en laboratoire, et que plus de 300 000 matériaux différents sont prédits grâce à des outils d’IA et de simulation”, décompte Geoffrey Pourtois, spécialiste du sujet à l’IMEC, l’Institut de micro­électronique et composants, en Belgique.

Tout a commencé un peu par hasard en 2004, quand deux chercheurs de l’université de Manchester, Andre Geim et Konstantin Novoselov, déposent un scotch sur un morceau de graphite – un matériau qu’on retrouve dans la mine de crayon. Ils observent alors que les atomes de carbone s’arrangent dans un seul plan, reliés par des liaisons chimiques très fortes, pour former une feuille de l’épaisseur d’un atome, 200 000 fois plus fine qu’une page d’Epsiloon. Et ils constatent, surpris, que ce matériau baptisé graphène est cent fois plus résistant à la rupture que l’acier, tout en étant léger, élastique, imperméable et transparent, avec des propriétés de conductions électrique et thermique inédites. Ça a été le début de la folie graphène. “À l’époque de sa découverte, il a ouvert plein de perspectives, il avait quelque chose de magique”, se souvient Frédéric Bonell. Les deux chercheurs obtiennent le prix Nobel de physique en 2010 ; la Commission européenne investit un milliard d’euros dans l’initiative de recherche scientifique Graphene Flagship en 2013 ; les États-Unis lancent dans la foulée le Graphene Council, regroupant 30 000 experts dans le monde. “Très vite, le graphène s’est retrouvé dans toutes les demandes de projets, on le vendait pour tout et rien car il attirait les budgets”, reconnaît Guilhem Larrieu, spécialiste de nanoélectronique au CNRS.