Des travaux, dont les résultats ont été publiés dans la revue Nature, ont permis de synthétiser des nanorubans de graphène dans lesquels les électrons se déplacent librement. Cette conductivité électrique remarquable à température ambiante ouvre des perspectives d'applications prometteuses pour l'électronique de pointe.

Constitué d'une seule couche d'atomes de carbone, le graphène a un potentiel exceptionnel, puisqu'une feuille de ce matériau «s'avère près d'un million de fois plus fine qu'un cheveu, plus résistante à la rupture que l'acier, tout en étant très légère». En outre, il est «doté d'une très bonne conductivité électrique» du fait que «les électrons s'y déplacent jusqu'à 200 fois plus vite à température ambiante que dans le silicium».

Il avait été montré, il y a quelques années, «que les nanotubes de carbone, l'une des formes de graphène les plus connues, peut transporter le courant électrique de manière balistique, c'est-à-dire sans atténuation au sein du matériau».

Cependant, comme ces nanotubes de carbone «s'avèrent complexes à fabriquer et à insérer en très grand nombre sur une puce électronique», les recherches se sont tournées vers les rubans 'plats', une autre forme de graphène, dont les similitudes de structure électronique avec les nanotubes de carbone «laissaient présager des propriétés de conduction analogues».

Ce graphène à une dimension a été synthétisé «à partir d'un cristal facilement disponible dans le commerce, le carbure de silicium», grâce à un procédé qui crée «des rubans de graphène d'une très grande qualité structurale, formés d'un 'feuillet' de carbone très étroit, de 40 nm de large», l'impératif essentiel étant de «conserver des bords de ruban très organisés», car un ruban de graphène «aux bords rugueux ne permet pas une bonne propagation électronique».

L'astuce pour avoir ces rubans réguliers, même au bord, «a été de creuser des tranchées de profondeur nanométrique dans le carbure de silicium puis de fabriquer directement les rubans de graphène à partir des plans verticaux de ces tranchées».

Lorsque ces rubans de graphène ont été caractérisés, il est apparu qu'ils se comportent comme des 'guides d'onde': ainsi, «la mobilité des charges dans ces matériaux atteint plus de un million de cm2/V.s», c'est-à-dire une mobilité électrique «1000 fois plus importante que celle des semi-conducteurs en silicium (mobilité inférieure à 1700 cm²/V.s) utilisés notamment dans les processeurs et mémoires d'ordinateurs».

De plus, comme «ces rubans peuvent être produits facilement et en grande quantité tout en conservant les mêmes propriétés», leur utilisation à grande échelle «pourraient permettre de nombreuses applications en nanoélectronique de pointe».