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En combinant une couche de graphène avec des quantum dots (points quantiques), des chercheurs de l'Institut de Ciencies Fotoniques (ICFO) ont mis au point des phototransistors radicalement plus sensibles que ceux à base de silicium employés actuellement. Ces nouveaux composants pourraient venir rapidement révolutionner les capacités en photodétection avec des applications très large allant de l'optoélectronique à l'imagerie médicale.
Couche de graphène.
Le graphène était déjà en lice pour la production de phototransistors. Mais, jusqu'à présent, un facteur limitait les performances des solutions utilisant ce matériau. Pour obtenir un signal détectable, il faut que l'énergie lumineuse soit convertie en courant électrique conséquent. C'est ce qui se passe actuellement dans les photomultiplicateurs où l'arrivée d'un photon va conduire à un effet en cascade produisant un courant d'électron détectable. La reproduction de ces cascades électroniques posait problème.
Pour surpasser cette limitation, Gerasimos Konstantatos et Frank Koppens de l'ICFO ont couplé le graphène avec des quantum dots - des nanocristaux - de sulphure de plomb. Ce sont ces cristaux qui convertissent l'énergie lumineuse reçue en flux d'électrons. Le couplage permet d'obtenir 100 millions d'électrons à partir de la détection d'un seul photon de lumière, autorisant une détection très sensible. De plus, les quantums dots peuvent être modifiés pour détecter des ondes électromagnétiques allant du visible à l'infrarouge.
Cette découverte viendrait renouveler en profondeur l'industrie de la photodétection en proposant des dispositifs très sensibles à des coûts très faibles par rapport à ceux du marché actuel. Les dispositifs à base de graphène seraient aussi beaucoup plus résistants légers et flexibles. De quoi multiplier les applications pour tous les dispositifs de capture d'image, des appareils photos aux téléphones et aux tablettes.
Les progrès les plus attendus pourraient concerner l'imagerie biomédicale et la vision nocturne. Un autre domaine clé pouvant bénéficier de cette innovation serait l'optoélectronique, c'est à dire les dispositifs électroniques traduisant l'information lumineuse en courant électrique, support de toutes les communications à base de fibre optique.
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