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#1 03-02-2010 11:13:45

Koxinga
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S03E14 : Le graphène

Dans cet épisode, Sheldon manque de perdre la raison en essayant de comprendre le comportement des électrons dans le graphène.

Graphène ?! C'est quoi ce truc ? Avant de finir comme Sheldon, essayons d'en savoir un peu plus sur ce materiau.

Wikipedia a écrit:

Le graphène est un cristal bidimensionnel (monoplan) carbone dont l'empilement constitue le graphite. Il fut isolé en 2004 [...]

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/77/Intercalactionrp.png
Relation entre graphène et graphite (il faut éliminer les atomes bleus)

Structure cristalline
C'est le seul exemple connu de ce qui correspondrait à un cristal dans un espace bidimensionnel, ce qui contredit en apparence le théorème de Mermin-Wagner stipulant l'impossibilité d'un tel cristal. En fait, la présence de déformations dans la troisième dimension (vagues d'un demi-nanomètre de haut) permettant d'absorber l'énergie d'agitation thermique permettrait d'expliquer la stabilité du cristal.

Propriétés
Le fait d'être monoplan lui confère des propriétés électroniques et quantiques particulièrement intéressantes, par exemple des réalisations des propriétés relativistiques de la théorie de Dirac.

Le graphène étant un cristal bidimensionnel les électrons se déplacent sur le graphène à une vitesse de 1 000 km·s⁻¹, soit 30 fois la vitesse des électrons dans le silicium. Grâce encore à ses propriétés de cristal bidimensionnel, un transistor de graphène ne s'échauffe pas.

Le graphène est 200 fois plus résistant que l'acier et 6 fois plus léger.

Applications
Les récentes publications scientifiques sur ce matériau suggèrent de nombreuses applications possibles (bien au-delà de la fabrication de mines de crayons...). Cependant, sa production reste encore problématique et très onéreuse : un mètre carré reviendrait à 600 milliards d'euros !

http://fr.wikipedia.org/wiki/Graph%C3%A8ne

Futura Science a écrit:

Le graphène est un cristal de carbone bidimensionnel formé de cellules hexagonales. Le graphite est formé par ces feuilles de graphène dont l'épaisseur correspond à la taille d'un atome  de carbone. Les nanotubes et les fullerènes sont aussi des structures bidimensionnelles qui peuvent être vues comme des formes dérivant du graphène.

Il possède des propriétés électroniques étonnantes comme celles prédites par Wallace dés la fin des années 40 : les électrons peuvent s'y déplacer comme s'ils avaient une masse nulle ou très faible. Récemment, du graphène plongé dans un champ magnétique intense a exhibé un effet Hall quantique à température ambiante.

http://www.futura-sciences.com/uploads/tx_oxcsfutura/img/graphene.jpg

http://www.futura-sciences.com/fr/defin … hene_4713/

Le Nouvel Obs a écrit:

Cristal le plus fin du monde, ce nouveau matériau issu du carbone défie les physiciens et promet des applications époustouflantes. [...]

Lire l'article complet :
http://sciencesetavenirmensuel.nouvelob … amp;xtcr=2

Ceci n'étant qu'une entrée en matière, une simple définition de ce matériau prometteur. Le connaissiez-vous ? Que pensez-vous que l'on puisse en faire ? Remplacera-t-il le silicium un jour ?

Dernière modification par Koxinga (03-02-2010 11:14:36)


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03-02-2010 11:13:45

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#2 04-02-2010 09:54:05

Phil642
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Re: S03E14 : Le graphène

Voici l'article en Anglais sur Wiki http://en.wikipedia.org/wiki/Graphene

Il est certain qu'on ne connait pas encore les effets de ce matériaux sur la santé, il n'y a pas encore d'application industrielle vu le coût élevé, heureusement que pas mal de groupes de recherches s'y intéressent.

Le fait d'avoir une cristalisation bi dimentionelle est révolutionnaire, je n'y connais pas grand chose mais j'ai parfois des échos en provenance de l'UCL à Louvain-la-Neuve où les recherches sont menées de bon train, un matériau plein d'avenir avec un tas d'applications possibles.

Dernière modification par Phil642 (04-02-2010 12:17:04)

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#3 04-02-2010 18:47:05

Phil642
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Re: S03E14 : Le graphène

Le danger des nano particules vient du fait qu'elles seraient capables de traverser les parois d'un organisme vivant.

Il est certain qu'au plus les particules sont petites au plus elles ont  un potentiel de nocivité, amiante, fumées bleues, ...  le principe de précaution est donc d'application pour l'utilisation et la fabrication de telles matières.

Par contre l'innocuité des accélérateurs de particules comme le LHC ou le RHIC a été démontrée il y a bien longtemps.

Mais les nouvelles technologies sucitent toujours de nouvelle frayeurs, comme lors de l'apparition des trains dans nos campagnes par exemple.

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#4 04-02-2010 20:06:24

Koxinga
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Re: S03E14 : Le graphène

Tant qu'on y est, y a moyen de connaitre le processus qui engendrerait la création d'un trou noir par le LHC ?
Et si ca produisait, pourquoi ne grandiraient-ils pas ?
Et s'il devaient grandir, comment ca marche ? Le mini trou noir "mange" une particule => il grossit, hop il peut en manger des plus grosses et de fil en aiguille, il peut avaler un système planétaire ?


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#5 04-02-2010 21:14:40

Phil642
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Re: S03E14 : Le graphène

Ce qui fait la force d'un trou noir capable d'avaler des objets stellaires c'est sa masse, ceux qui "avalent" des objets stellaires ont des masses gigantesques, au minimum une étoile de dix masses solaires en fin de vie, après être passée par le stade supernova et puis étoile à neutrons et alors éventuellement un trou noir.

En théorie, un accélérateur de particules peur créer des micro trous noirs, mais ceux-ci auraient une durée de vie très brève (phénomène d'évaporation de trou noir de S. Hawkins), de l'ordre d'une micro seconde et leur masse proche de la masse de Planck, même pas de quoi avaler un atome de chat, en fait leur interraction avec l'environnement serait quasi nul.

Il faudrait concentrer assez de masse ou d'énergie dans une région donnée de la cible et que la vitesse d'échappement de cet endroit soit supérieure à la vitesse de la lumière.

Il est aussi intéressant de noter qu'un accélérateur de particules ne pourra jamais propulser une masse, si infîme soit-elle à la vitesse de la lumière car il faudrait par exemple toute l'énergie concentrée dans le système solaire pour ce faire. Au plus on approche de la vitesse de la lumière avec un accélérateur, au plus il faut d'énergie et la croissance de l'énergie nécessaire est exponentielle.

Ce qui fait qu'on parle encore des trous noirs massifs créés par les accélérateurs c'est que les media se sont emparés de l'histoire et c'est devenu légende urbaine maintenant.

C'est intéressant d'en parler isn't?

Dernière modification par Phil642 (04-02-2010 21:59:48)

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#6 04-02-2010 21:34:36

Koxinga
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Re: S03E14 : Le graphène

OK smile

En théorie, un accélérateur de particules peur créer des micro trous noirs, mais ceux-ci auraient une durée de vie très brève (phénomène d'évaporation de trou noir de S. Hawkins), de l'ordre d'une micro seconde et leur masse proche de la masse de Planck, même pas de quoi avaler un atome de chat, en fait leur interraction avec l'environnement serait quasi nul.

Quel phénomène fait que ce n'est pas tout a fait nul ?

Il faudrait concentrer assez de masse ou d'énergie dans une région donnée de la cible et que la vitesse d'échappement de cet endroit soit supérieure à la vitesse de la lumière.

Une masse phénoménale comme une étoile qui s'écrase. Mais qu'est ce qui provoque les micro trous noirs ?

Ce qui fait qu'on parle encore des trous noirs créés par les accélérateurs c'est que les media se sont emparés de l'histoire et c'est devenu légende urbaine maintenant.

Ah (cool) la possibilité de formation d'un trou noir est nulle et tout danger n'est qu'une invention ?

C'est intéressant d'en parler isn't?

Yes indeed !

Dernière modification par Koxinga (04-02-2010 21:41:41)


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#7 04-02-2010 21:55:25

Phil642
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Re: S03E14 : Le graphène

Quel phénomène fait que ce n'est pas tout a fait nul ?

Le fait que le phénomène ait lieu et qu'il y ait une masse non nulle.

Une masse phénoménale comme une étoile qui s'écrase. Mais qu'est ce qui provoque les micro trous noirs ?

Il y a en principe une multitude de possibilité de trous noirs mais on atteint les limites de la physique. Actuellement on en retient de 4 types: les trous noirs stellaires, supermassifs, intermédiaires et primordiaux (ceux qui nous intéressent), ils sont de natures très différentes.

Les trous noirs primordiaux ou micro trous noirs ou trous noirs quantiques se créent suite à l’effondrement gravitationnel de petites surdensités, c'est ce que Hawkins et Carr ont imaginés lors de leur étude du Big Bang.

Ah (cool) la possibilité de formation d'un trou noir est nulle et tout danger n'est qu'une invention ?

Ce n'est pas ce que j'ai dit, théoriquement il n'est pas impossible de créer des trous noirs quantiques mais ceux-ci sont sans danger, rassures-toi.

Dommage, il y aurait moyen de vendre des abris anti trous noirs et ainsi devenir riches.

Le changement climatique est un réel danger lui.

wink

Dernière modification par Phil642 (04-02-2010 22:34:59)

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#8 05-02-2010 08:26:01

Phil642
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Re: S03E14 : Le graphène

On digresse vachement, je suis mal à l'aise par rapport au sujet initial de ce fil qui mérite à lui seul un développement.

Est-il possible de diviser le sujet et en faire un nouveau intitulé "trous noirs".

Il serait bien que l'on commence par une définition du trou noir, de ses qualités, de la difficulté des les observer entre autre pour les massifs, le fait que la lumière est opaque et les cache, les instruments pour les "voir", etc ...

Nous y mettrions également des belles représentations d'artistes ou d'images des champs, des liens, oh oui! Oh oui!

Je sens que je vais devoir replonger dans quelques livres wink le sujet est inépuisable et passionnant.


Phil

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#9 05-02-2010 10:03:16

Koxinga
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Re: S03E14 : Le graphène

Fais-toi plaisir smile

Et, oui, laissons la discussion sur le graphène suivre son cours ici.


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#10 05-02-2010 12:08:39

Phil642
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Re: S03E14 : Le graphène

Désolé.

Une habitude de gestion d'un gros forum [pub] http://deuxiemeguerremondia.forumactif.com/forum.htm [/pub] je viens ici aussi pour me changer les idées et sortir de l'étude des vilaineries.

Mais il y a des outils d'administration, en principe, qui permettent de couper ce qui a été dit d'intéressant afin de le recoller dans un nouveau fil.

Comme ça on reste sur les sujets et on ne perd pas l'échange d'infos déjà intéressantes.

Sinon, le graphène j'ai pas grand'chose à dire.  smile

Dernière modification par Phil642 (05-02-2010 12:10:54)

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#11 05-02-2010 12:10:23

Koxinga
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Re: S03E14 : Le graphène

ah bah, les fils d'un forum sont l'équivalent d'une discussion (avec le coté "carré" qu'apporte l'écrit par rapport à l'oral) on est libre de faire dériver le sujet de départ selon les intérêts des interlocuteurs. Pas de souci de ce coté-là.

Je ne trouve pas si inutile que ca de poster des infos wikipedia sur un forum : ca permet d'accéder a l'info directement depuis le forum (pour les gens que ca intéresse, qui visitent le forum et ne connaissent pas bien le sujet) Ca permet d'introduire une idée pour que les gens discourent dessus ensuite. Et in fine, on a sur le forum un concentré d'info sur le(s) sujet(s) relatif(s) au forum.

Sentez-vous libre de digresser, la section "autour de l'épisode" est faite pour partager de l'information scientifique sur les sujet abordés dans les épisodes smile


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#12 05-02-2010 14:37:37

Nico92
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Re: S03E14 : Le graphène

Vraiment intéressant tout ça! Merci d'en parler wink
Y a qqs trucs que j'ai du mal à me représenter, par exemple:

Il faudrait concentrer assez de masse ou d'énergie dans une région donnée de la cible et que la vitesse d'échappement de cet endroit soit supérieure à la vitesse de la lumière

< qu'est-ce que la vitesse d'échappement d'un endroit?

si c'est pour rester dans un cadre bien précis sur un thème scientifique ou autre, il y a déjà de nombreux sites (wikipedia, futura-sciences...) où c'est déjà fait et où, en général, on trouvera encore plus de choses, non ?

-> T'as raison y a plein d'endroit où trouver ces infos je pense. Après c'est sur que c'est sympa d'en discuter. Et puis franchement pour ceux qui s'y connaissent pas ( comme moi ) c'est vrai que c'est intéressant de lire là-dessus, je pense pas que sans ce sujet je serais aller consulter Wiki sur les trous noirs ou le graphène par exemple ^^


"Oh gravity, thou' art a heartless bitch...!"

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#13 05-02-2010 16:09:39

Phil642
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Re: S03E14 : Le graphène

C'est ce qui permet à une fusée par exemple de quitter le champs de gravité d'un corps.

http://upload.wikimedia.org/math/0/8/4/08475038806c897598f52537def4204b.png

Où G est la constante gravitationnelle universelle (6,6742×10-11 m3·kg-1·s-2), M est la masse de la planète, et R son rayon. La vitesse de libération augmente ainsi lorsque la masse de la planète augmente et aussi lorsque son rayon diminue.

Source: Wiki

Dans le cas d'un trou noir, la masse est telle que même la lumière ne peut s'en échapper, c'est pour ça qu'on le nomme trou noir d'ailleurs.

Toute particule ou onde (pas tout à fait vrai, à développer: les champs) ne parviennent pas à s'échapper de la force gravitationelle induite par le corps (trou noir).

C'est la raison por laquelle les trous noirs ne sont pas observables directement, on le devine d'après des théories qui tiennent la route et par l'observation indirecte.

Dernière modification par Phil642 (06-02-2010 08:54:46)

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#14 05-02-2010 23:25:15

Phil642
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Re: S03E14 : Le graphène

Corps = structure algébrique

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#15 05-02-2010 23:28:49

Phil642
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Re: S03E14 : Le graphène

Toute particule ou onde (pas tout à fait vrai, à développer: les champs)

que veux-tu dire ?

C'était un mémo pour ne pas oublier d'en parler smile

D'ailleurs il faudra en parler.

Dernière modification par Phil642 (05-02-2010 23:29:23)

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#16 13-04-2010 16:33:57

Koxinga
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Re: S03E14 : Le graphène

up.

Existe-t-il aujourd'hui une explication sur le fait que les électrons ne semblent pas avoir de masse au sein du graphène ?

les électrons se déplacent sur le graphène à une vitesse de 1 000 km·s⁻¹, soit 30 fois la vitesse des électrons dans le silicium


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#17 29-09-2010 11:05:42

Koxinga
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Re: S03E14 : Le graphène

up :

Un supercondensateur miniature grâce au graphène

Intermédiaires entre les condensateurs  classiques et les batteries, les supercondensateurs ont des applications dans l’électronique de puissance. Des chercheurs américains ont trouvé le moyen de les miniaturiser et de les faire fonctionner efficacement à hautes fréquences grâce au graphène.

http://www.futura-sciences.com/uploads/tx_oxcsfutura/graphene_J_Miller.jpg
La surface des électrodes recouvertes de graphène du supercondensateur observée au microscope électronique. Crédit : J Miller

L'article complet : http://www.futura-sciences.com/fr/news/ … xtor=RSS-8


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#18 02-08-2011 13:45:03

Koxinga
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Re: S03E14 : Le graphène

up

Photonique: le graphène peut polariser la lumière

Dr. Han Zhang, chercheur post-doctorant auprès du service OPERA-photonique vient de découvrir le "polarizer" le plus fin du monde, qui s'appuie sur des vagues électromagnétiques couplées, guidées et polarisées par graphène.
[...]
Les "polarizers" optiques sont les composants élémentaires de communications optiques quantiques par scission de l'état de polarisation d'un signal optique.
[...]
En plus de son potentiel industriel, cette recherche publiée dans Nature Photonics le 30 mai 2011, présente un grand intérêt fondamental. Elle traite de la manière dont la lumière se propage le long d'une surface ultra-fine à deux dimensions. En raison de la chaîne de fibre optique, les chercheurs peuvent désormais découvrir aisément comment les graphènes guident et interagissent avec des vagues électromagnétiques, avec un effet polarisant attribué à l'atténuation différenciée de deux modes de polarisation.

http://www.techno-science.net/?onglet=n … ;news=9428


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#19 02-08-2011 18:38:18

psychostasie
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Re: S03E14 : Le graphène

intéressant cet article mais j'ai juste une question quel application technique peut t'on tirer du graphène ?


La théorie, c'est quand on sait tout et que rien ne fonctionne. La pratique, c'est quand tout fonctionne et que personne ne sait pourquoi. Ici, nous avons réuni théorie et pratique : Rien ne fonctionne... et personne ne sait pourquoi !

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