Thomas Edison, pionnier des nanotechnologies : L'inventeur a probablement produit du graphène dès 1879

Thomas Edison est connu pour avoir inventé l'ampoule électrique. Bien qu'elle ait existé avant Edison, l'inventeur a rendu la source lumineuse réellement adaptée à la production de masse grâce à un filament fait de fibres de coton ou de bambou. Toutefois, une nouvelle étude suggère qu'il a créé sans le savoir un matériau qui allait faire sensation plus d'un siècle plus tard. Des chercheurs de l'université Rice, dirigés par Lucas Eddy et James Tour, ont mené des expériences montrant que les conditions dans les ampoules d'Edison de 1879 étaient idéales pour la formation de graphène. Bien que l'équipe n'ait pas pu analyser de manière non destructive les ampoules originales de l'époque, les expériences menées avec des répliques identiques ont donné des résultats clairs : les ampoules produisent du graphène.

Le graphène est constitué d'une seule couche d'atomes de carbone disposés selon un réseau hexagonal. Il est considéré comme l'un des matériaux les plus solides et les plus conducteurs au monde. Dans la recherche moderne, il est souvent produit par des procédés complexes tels que le dépôt chimique en phase vapeur ou ce que l'on appelle le "chauffage flash par effet Joule" Cette dernière méthode, dans laquelle un matériau contenant du carbone est rapidement chauffé par une forte poussée de courant, ressemble étrangement au principe de fonctionnement d'une ampoule électrique d'Edison.

Les lampes d'Edison utilisaient un filament de bambou ou de coton carbonisé. Lorsque le courant traverse cette résistance, celle-ci s'échauffe jusqu'à l'incandescence. L'étude actuelle montre que ce processus, s'il se produit dans les bonnes conditions, peut convertir le carbone amorphe du filament en graphène turbostratique. Sous cette forme, les couches de graphène sont tordues les unes contre les autres, ce qui peut même favoriser les propriétés électroniques du matériau, puisque les couches interagissent moins fortement que dans le graphite ordonné.

Pour leur analyse, les chercheurs ont utilisé des méthodes spectroscopiques modernes telles que la spectroscopie Raman et la microscopie électronique à transmission sur les répliques. Les signatures des échantillons mesurés correspondaient à celles du graphène et différaient sensiblement de celles du graphite pur. Edison lui-même n'a pu ni identifier ni isoler ce matériau à l'époque, faute de possibilités techniques, bien qu'il ait remarqué le noircissement de l'ampoule de verre comme un effet secondaire troublant.

Cette découverte souligne la valeur de la recherche historique dans le domaine des sciences naturelles. Des expériences et des enregistrements anciens peuvent fournir des informations entièrement nouvelles à la lumière de découvertes plus récentes et avec des méthodes de mesure modernes. Les travaux d'Edison visaient principalement à produire de la lumière, mais les processus physiques de ses lampes anticipaient les nanotechnologies modernes sans que le monde scientifique du XIXe siècle ne puisse le soupçonner.