Le graphène continue de fasciner les chercheurs. Aujourd’hui, ce matériau permet de maîtriser à une très petite échelle un phénomène physique réservé jusqu’à présent à l’astronomie, ce qui a permis la création d’une nouvelle puce photonique.
La lumière émise (flèche rouge), lorsque des électrons (flèche blanche en haut) traversent un plasmon (rayures blues-oranges) sur une feuille de graphèneDes chercheurs de MIT, en partenariat avec l’armée américaine, ont montré qu’il était possible de reproduire l’effet Čerenkov à l’échelle d’un processeur, en utilisant une feuille de graphène. Très schématiquement, l’effet Čerenkov décrit l’émission d’un faisceau de lumière qui a lieu lorsque des photons ralenties rencontrent un courant électrique traversant une structure à la même vitesse. Ces travaux permettent d’imaginer un nouveau type de processeur reposant sur des communications photoniques extrêmement rapides.
Plasmon et électron
Le graphène est une structure composée d’une couche d’atomes de carbone arrangés en nid d’abeille. Ce matériau a la propriété de ralentir et d’emprisonner la lumière. Ce groupe de photons ralentis et emprisonnés se nomme plasmon. A contrario, les électrons ont tendance à s’accélérer lorsqu’ils traversent une feuille de graphène. Étonnamment, la vitesse des électrons et des plasmons est à peu près identique au sein d’un graphène. Ainsi, lorsque les électrons au sein d’un graphène atteignent la même vitesse que celle du plasmon, cela produit une « onde de choc de lumière ». Le phénomène est ainsi comparé à l’onde de choc obtenu lorsqu’un objet traverse le mur du son. Avec cette expérience, les chercheurs américains montrent qu’ils peuvent plus facilement générer et contrôler des plasmons au sein d’une nanostructure en graphène, pour faire en sorte qu’un courant électrique génère de la lumière, ensuite utilisée pour transmettre des données binaires. Ce sont les débuts d’un nouveau type de puces photoniques, mais il faut toutefois souligner que ces travaux sont encore extrêmement expérimentaux.
