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Le graphène, un matériau révolutionnaire pour la métrologie
publié le , mis à jour le
Le graphène, un étalon de l’ohm quantique et pratique pour le
nouveau Système International d’unité
Jusqu’à présent, l’étalon de résistance électrique était réalisé par la mise en œuvre de l’effet Hall quantique dans des dispositifs semiconducteurs en arséniure de gallium. Cependant, ce matériau imposait l’utilisation de très basses températures et de forts champs magnétiques, confinant l’utilisation de cet étalon à quelques instituts nationaux de métrologie. Des chercheurs du CNRS et du Laboratoire national de métrologie et d’essais (LNE) ont démontré que les propriétés électroniques du graphène, objet du prix Nobel de Physique en 2010, permettent de réaliser un étalon de résistance très précis fonctionnant dans des conditions expérimentales beaucoup plus pratiques, compatibles avec des dispositifs de refroidissement sans hélium.
Cette performance repose sur la fabrication de composants à partir de graphène produit par une technique originale de dépôt en phase vapeur sur carbure de silicium. Ces résultats ouvrent non seulement la voie à une utilisation plus large des étalons électriques universels très précis au profit de l’industrie et de la science, mais contribueront également à la révision prochaine des unités du Système international, dont notamment le kilogramme. Ils démontrent enfin la maturité du graphène pour une application très exigeante. Ce travail est publié dans la revue Nature Nanotechnology.
Les laboratoires impliqués sont :
le Centre de recherche sur l’hétéroepitaxie et ses applications (CRHEA, CNRS) à Sophia-Antipolis pour la fabrication du graphène ;
le Laboratoire Charles Coulomb (L2C, CNRS/Université Montpellier 2) et le Centre interdisciplinaire de nanoscience de Marseille (CINaM, CNRS/Université d’Aix-Marseille) pour la caractérisation du graphène ;
le Laboratoire de photonique et de nanostructures (LPN, CNRS) à Marcoussis pour la réalisation technologique de l’étalon de résistance ;
le Laboratoire national de métrologie et d’essais (LNE) à Trappes pour la réalisation des mesures de haute précision.
Ces travaux ont bénéficié du soutien financier de l’ANR.
Références de l’article :
Quantum Hall resistance standard in graphene devices under relaxed experimental conditions, R. Ribeiro-Palau, F. Lafont, J. Brun-Picard, D. Kazazis, A. Michon, F. Cheynis, O. Couturaud, C. Consejo, B. Jouault, W. Poirier, F. Schopfer, Nature Nanotechnology, 7 Septembre 2015.
Contacts chercheurs :
Adrien Michon, (CRHEA)
Félicien Schopfer (LNE)
Benoît Jouault (L2C)
Actualité diffusée par INP-CNRS
Ces travaux et leur publication dans Nature Nanotechnology ont été relayés et mis en valeur dans un Blog IEEE
