Champ faible, courant fort : l'effet Nernst dans le graphène multicouche

Original: "Large Nernst effect in chemically derived multilayer graphene at millitesla magnetic fields"
arXiv:2609.05898v1 · 2026-09-05 · CC BY 4.0 · 2 min
Dans des films bon marché de graphène multicouche, la force thermoélectromotrice transverse atteint 270 µV/K déjà sous un champ de 315 mT.

Un morceau de graphite ordinaire, cultivé à partir de gaz, ne convient pas pour produire de l'électricité à partir de la chaleur. À l'intérieur, il y a deux types de charges : les électrons et les trous. Ils se déplacent dans des directions opposées et s'annulent mutuellement, donc aucun courant ne circule. Mais si l'on place ce morceau dans un champ magnétique et qu'on le chauffe d'un côté, les charges commencent à se déplacer dans une même direction. C'est comme une foule qu'un agent de circulation dirige vers une seule sortie. Ce phénomène s'appelle l'effet Nernst. On pensait auparavant que dans les films de carbone bon marché, cet effet était trop faible.

Les scientifiques ont cultivé un film de graphène multicouche d'une épaisseur de 20 à 100 nanomètres. C'est comme une pile de feuilles de carbone très fines. Le film a été chauffé avec un laser, et le champ magnétique a été créé par de petits aimants permanents. Il s'est avéré que même un champ faible force les charges à se déplacer dans une même direction, et une tension apparaît. Sous un champ de 315 milliteslas (c'est comme celui d'un aimant de réfrigérateur), la tension a atteint 270 microvolts par kelvin. C'est plusieurs fois plus que pour les meilleurs semi-conducteurs.

Le secret réside dans le fait que les couches de graphène sont tournées les unes par rapport aux autres de manière aléatoire. Cela permet aux charges de se déplacer presque librement, sans rester bloquées aux frontières des couches.

On pensait auparavant que le graphène bon marché ne pouvait pas produire un effet Nernst important. Maintenant, il s'avère que si. Cela signifie que l'on peut fabriquer des dispositifs bon marché qui collectent la chaleur perdue et la transforment en électricité. Par exemple, à partir de la chaleur de la paume de la main ou d'un pot d'échappement. Le champ magnétique, comme un agent de circulation, a forcé les charges à se déplacer dans une même direction, et le morceau de graphite est devenu utile.

Un champ magnétique de seulement 4 mT, produit par un petit aimant permanent, suffit pour que la tension transverse dans un film de graphène devienne comparable à la tension longitudinale. Ce champ est des centaines de fois plus faible que celui d'un aimant de réfrigérateur typique.