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Une équipe de chercheurs de l'Institut des nanosciences du Conseil National des recherches (Cnr-Nano), en collaboration avec les universités de Cambridge et de Montpellier, a mis au point un nouveau type de capteur qui utilisent le graphène, un réticulum de carbone de l'épaisseur d'un seul atome, afin de détecter les ondes térahertz. Cette étude, financée par le Ministère italien pour l'Education, l'Université et la Recherche (MIUR) a été publiée sur la revue Nature Materials.
"Dans le réticulum du graphène les électrons sont capables de se déplacer avec une vitesse extrêmement élevée, de ce fait le matériau répond de manière très efficace lorsque ses électrons sont atteints par des radiations électromagnétiques, notamment dans le spectre de fréquence des térahertz", commente Vittorio Pellegrini. Ce dernier est auteur de l'étude, conjointement avec Alessandro Tredicucci, Miriam Vitiello, Marco Polini et Leonardo Vicarelli du laboratoire Nest du Cnr-Nano et de l'Ecole Normale de Pise. "Nous avons profité de ce phénomène pour obtenir des détecteurs avec des performances potentiellement supérieures aux technologies actuelles".
Les ondes térahertz sont une radiation électromagnétique de fréquence à peine supérieure aux microondes, ce qui est idéal pour des applications pour des contrôles de sécurité des passagers ou le contrôle de qualité des procédés industriels, étant donné que ces ondes peuvent pénétrer les vêtements, les bagages, les boites et les emballages sans aucun risque pour la santé. "Dans les faits, l'exploitation commerciale des rayons térahertz, par exemple appliqués à un scanner corporel ou des contrôles alimentaires, est limitée par les technologies de détection qui ne sont pas assez rapides ni sensibles, et requièrent des températures très basses", commente Vittorio Pelligrini.
"Nos dispositifs sont en mesure de réaliser des scans de manière rapide à échelle macroscopique et à température ambiante. Le fonctionnement a été testé grâce à une radiographie d'un emballage en carton contenant des capsules de café en aluminium: les images produites par les scans réalisés grâce aux capteurs montrent clairement, et avec une bonne résolution, les capsules ainsi que les interstices entre elles", ajoute Andrea Ferrari de l'université de Cambridge, également co-auteur de l'étude.
La recherche sur le graphène continue à donner des résultats surprenants et à attirer des investissements en ressources humaines et financières partout dans le monde. Le projet "Flagship Graphene" a été récemment présenté à l'Union Européenne: ce projet coordonné par Andrea Ferrari et Vittorio Pellegrini pour l'Italie et le Royaume Uni, s'effectuera à une échelle encore jamais vue en Europe. "Nous avons proposé une feuille de route pour créer d'ici 10 ans une nouvelle technologie basée sur le graphène et d'autres matériaux bidimensionnels avec le support de 80 institutions et industriels regroupant 120 équipes de recherche", conclut Andrea Ferrari. "Dans les prochains mois, l'UE décidera si financer ou non le projet à hauteur d'un milliard d'euro permettrait de maintenir l'Europe comme leader de la recherche fondamentale sur ce matériau et de ses applications industrielles".
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