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Deux scientifiques libanais, un père et son fils, champions de la nanotechnologie

DÉCOUVERTE

Des chercheurs de la LAU et de l’université Rice découvrent un processus inédit, écologique et évolutif permettant de générer une énergie alternative.

28/04/2018

Une découverte dans le domaine de la nanotechnologie pourrait révolutionner l’électrification des véhicules de transport et les appareils électroniques. Elle a été effectuée par des experts de l’université Rice, aux États-Unis, et de la LAU-Beyrouth, dont deux Libanais, un père et son fils, les docteurs Ahmad et Mohammad Kabbani.

En mars, le journal scientifique Carbone a publié un article sur cette avancée, signé Mohammad Kabbani, diplômé de la Lebanese American University (LAU) qui a ensuite obtenu un doctorat de l’université Rice portant sur la science des matériaux et l’ingénierie des nanotechnologies. Chercheur à Shell International Exploration & Production Inc., il a mené la recherche avec une équipe d’experts à Rice, à Houston, ainsi qu’avec son père, Ahmad Kabbani, chimiste et professeur adjoint à la LAU, qui y a dirigé une équipe d’étudiants chercheurs.

La découverte porte sur la consolidation du graphène. Ce processus écologique et évolutif « économise beaucoup d’énergie, de temps et d’argent et il permet de générer une énergie alternative », affirme le Dr Ahmad Kabbani. L’objectif est d’utiliser cette découverte dans la fabrication de « batteries à énergie élevée, qui fournissent une puissance et permettent un rechargement rapide », continue-t-il. 

Les graphènes sont des feuilles bidimensionnelles superposées d’atomes de carbone, composant le graphite. Celui-ci est une forme de carbone, substance abondante dans la nature, qui est utilisée, entre autres, dans la composition de la mine des crayons. Les propriétés du graphène en font un matériau d’avenir. En effet, ses électrons sont en perpétuel mouvement, se déplaçant d’un atome à l’autre, ce qui génère un courant électrique très fort. « Pour cette raison, les graphènes possèdent une conductivité balistique incomparable, ce qui veut dire qu’elle ne peut pas être stoppée », explique M. Kabbani. C’est l’un des matériaux supraconducteurs les plus prometteurs. Concernant ses propriétés mécaniques, le graphène est l’un des matériaux les plus résistants et solides, tout en étant parmi les plus fins. De même, « il supporte des températures élevées, donc il nécessite moins de ventilation lorsqu’il est utilisé par exemple dans la composition des ordinateurs », ajoute-t-il. 


Facile et économique 

Toutefois, selon M. Kabbani, un problème se pose dans l’utilisation du graphène comme composant principal de dispositifs optoélectroniques, soit liés à l’optique et à l’électronique. Deux paramètres doivent être pris en considération : le courant électrique généré ainsi que la lumière filtrée. Pour que ce matériau soit performant, un compromis doit être fait entre la conductivité et la transparence optique. « L’épaisseur en termes de couches de graphène doit être acceptable », non seulement pour générer un courant électrique fort, mais aussi pour laisser filtrer la lumière. En effet, plus les couches sont nombreuses, plus la conductivité est forte, mais moins la lumière passera à travers. Ainsi, la matière ne doit être ni trop épaisse ni trop fine. Afin de souder ces couches, le procédé adopté actuellement est le frittage : transformation de la poudre en une matière épaisse, à température élevée. « Cette opération nécessite beaucoup de temps et des installations spéciales et coûteuses, souligne le Dr Kabbani. Elle altère aussi les propriétés du graphène. Nous avons en revanche préservé ses propriétés en laissant la chimie agir et c’est la première fois qu’on allie les couches de graphène à travers un processus chimique et mécanique ! » 

La découverte de Mohammad et Ahmad Kabbani et de leurs collègues consiste, en effet, à consolider les couches de graphène à température ambiante, grâce à un procédé chimique, à l’aide d’autres matières qui s’allient, l’acide d’un côté et l’alcool de l’autre. Ce processus peut être réalisé en quelques minutes, en broyant manuellement le graphène, chimiquement modifié en poudre, et en utilisant une presse manuelle pour presser la poudre en une pastille solide. Cette avancée scientifique a été brevetée aux États-Unis, la majorité des travaux ayant été accomplie dans les laboratoires de l’Université Rice. 

Après cette découverte, le père et le fils entament, dans le domaine « fertile et prometteur de la nanotechnologie, d’autres projets, basés sur le même processus mécanochimique, dont la finalité est l’environnement, la santé et la commodité », selon Ahmad Kabbani.


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