Un guide à la conception pour les futurs circuits de graphène
© 2014 EPFL
Les scientifiques de l’EPFL ont inventé un «mode d’emploi» pour réaliser des circuits optiques de graphène les plus performants possible. Le procédé facilite et accélère le développement technologique dans cette filière d’avenir. Leurs travaux sont publiés dans «Nature Photonics».
Grâce à ses propriétés étonnantes, le graphène constituera la base de nouveaux circuits plus compacts, rapides, et performants. Par exemple, en contrôlant ses propriétés en temps réel, ce matériau permet de concevoir des systèmes capables de laisser passer ou de bloquer les ondes électromagnétiques, produisant des informations numériques analogues aux 0 et au 1 des transistors. Mais jusqu’à maintenant, il était impossible de prédire à l’avance les performances idéales de ces circuits. Les deux paramètres influant les performances sont la qualité du graphène (sa structure à l’échelle atomique) et le design du circuit (les autres matériaux qui composent le circuit, sa géométrie…).
A l’EPFL Michele Tamagnone, de l’équipe de Julien Perruisseau-Carrier, a développé une théorie, qui permet la conclusion suivante : l’efficience maximale théorique du système est uniquement fonction de la qualité du graphène. En jouant sur le design, il est possible d’approcher ce plafond, mais en aucun cas de le relever. Les chercheurs sont ainsi parvenus à mettre au point une méthode permettant précisément de déterminer quel design est le plus approprié à une qualité donnée.
Cette approche théorique a de grandes conséquences pratiques. En effet les chercheurs fournissent ainsi aux industriels et aux chercheurs une méthodologie claire afin d’optimiser leurs circuits de graphène. Leurs résultats font l’objet d’une publication dans Nature Photonics.
Dépasser l’approche empirique : un guide pour les chercheurs
Pour l’instant, comme les combinaisons possibles sont infinies, les scientifiques cherchent à tâtons, en multipliant les essais. La nouvelle méthode développée à l’EPFL leur apporte une solution concrète. « Pour atteindre les performances souhaitées, on peut déterminer quelles améliorations il faut apporter à la qualité du matériau. Le tout sans avoir à faire d’effort sur le design. A l’inverse, si l’on part d’un matériau donné, on pourra également déterminer le design idéal à adopter. En d’autres termes, en dissociant la partie design de la partie matériau, on facilite grandement le travail des concepteurs», explique Julien Perruisseau-Carrier.
Le scientifique ajoute que ces informations pourraient être très précieuses pour les chercheurs et pour l’industrie. Le champ d’application de cet outil ne s’arrête d’ailleurs pas au graphène et concerne un grand nombre d’autres matériaux.
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Plus d’informations ici : Fundamental limits and near-optimal design of graphene modulators and non-reciprocal devices