Homo chimericus: neuro-modulation, collecte d’énergie humaine, nano-systèmes à base de Graphène, fréquences Térahertz de la 6G… et pathologies d’irradiation

Avant-Propos

Mon intention déclarée et transparente: dénoncer la guerre à notre cerveau et la neuro-modulation vers Homo chimericus

Quelques Questions Vitales et Inéluctables, pour se mettre en Eveil…

Quelques Conclusions fondamentales, et inéluctables, à l’usage de ceux qui ne seraient pas enclins à plonger au coeur des études publiées

Notre Cerveau est leur Cible et leur Champ de Bataille: grâce au Graphène

Etudes portant sur la Neuro-modulation humaine vers Homo Chimericus : Graphène et Fréquences Térahertz pour les interfaces neuronales

Au sujet du développement de la 6G d’ici 2030, à savoir demain

Etudes publiées en relation avec toutes les problématiques sus-citées et autres abominations nano-et nécro-technologiques

Ce présent dossier fait suite à celui que j’ai publié le 8 janvier 2024: “Une Graphénisation Universelle de l’Humain, et de la Biosphère, pour récolter l’énergie corporelle et la transformer en électricité?”. [29] 

Qui plus est, ce présent dossier fait suite à quatre années de recherche – et à des milliers de pages rédigées – portant sur les relations entre les “vaccins” à l’encontre du CoYid/19, les bandes de fréquence de la 5G, le Graphène sous toutes ses formes et sous toutes ses présences, la Graphénisation de l’intégralité de la Biosphère, les pathologies d’irradiation, le génocide vaccinal… et, bien sûr, la neuro-modulation du cerveau humain.

Aujourd’hui, ce présent dossier ouvre la voie aux investigations portant sur quasiment les mêmes problématiques… si ce n’est que la 6G est à nos portes, et fenêtres, et qu’elle constitue, d’ici quelques années, le vecteur de la “Quête de Spectre” – parce que, prétendument, la 5G ne suffira pas à satisfaire l’appétit virtuel des masses populaires. Si ce n’est, également, que les techniciens déments, au service de Klaus Schwab, n’en sont plus à leurs premiers balbutiements quant à la neuro-modulation du cerveau humain… En effet, grâce à la fusion entre le Graphène et la bande Térahertz, les implants cérébraux à base de Graphène font, maintenant, partie du Réel – du moins du Réel Virtuel, et Chimérique, que les Globalistes eugénistes tentent de nous imposer. 

Caveat. Je suis, essentiellement, et existentiellement, un botaniste, un agronome, un jardinier, un semencier, un écrivain, un traducteur, un poète, un photographe – en guise de Guerrier au Plaisir de la Co-Evolution avec la Mère: je ne porte aucune inclination vers certains domaines tels que l’électronique, la chimie organique, les nano-technologies, les chimères génétiques, les physiques qui se cachent derrière des mathématiques, etc…

Les Muses doivent, ainsi, me conférer des trésors d’ingéniosité, et de patience, me permettant de plonger au coeur de ces sciences – ou prétendues telles – et de ces technologies… qui, parfois, franchement, ne sont que des nécro-technologies au service du complexe militaro-industriel et des institutions internationales chargées d’annihiler les Peuples – à savoir au service des Banksters eugénistes.

Sur le plan de mon expression, je me laisse, parfois, aller à me décontracter les neurones par quelques états d’âmes, intuitions, imaginations ou commentaires avisés… car les problématiques abordées, dans ce présent dossier, sont aberrantes, douloureuses, insensées – pour ne pas dire terrifiantes. J’ose espérer que mes contributions puissent apaiser, également, les angoisses métaphysiques potentielles générées, chez les lecteurs, par de telles abominations… dont la cible désignée est, inéluctablement, notre Cerveau Humain. 

L’intention déclarée, et transparente, de ce présent essai, est, ainsi, de tenter de proposer quelques lumières sur les relations entre la collecte d’énergie humaine, les nano et micro-implants et antennes au Graphène, les fréquences Térahertz de la future 6G, le réseau satellitaire… et, surtout, la neuro-modulation vers Homo chimericus – sans oublier les impacts délétères, sur la santé humaine, et la Vie, de ces nécro-technologies fusionnant le Graphène avec le Térahertz. 

L’obsession des communications modernes – à savoir entre l’Internet des Objets et l’Internet des Corps (Humains) – c’est la Quête du Spectre. Toujours plus de Spectre… dans une ruée frénétique vers les fréquences, fantomatiques, de l’intervalle tant convoité… entre 100 GHz et 10 THz ou 30 THz – en fonction des mouvances Téra-Hertziennes. Le Spectre est le nouvel Eldorado de la Réalité Virtuelle. 

Aujourd’hui, grâce aux capacités extra/ordinaires du Graphène, et grâce à l’émergence de nouvelles sciences dites plasmoniques – qui se situent à l’intersection de l’électronique et de la photonique – de nombreux nano-systèmes, fonctionnant à des fréquences THz, sont en cours de conception: nano-antennes, nano-nodes, nano-rectennes, nano-routeurs, nano-capteurs, nano-bio-senseurs, etc… toutes à base de Graphène.

Question. Ces micro-systèmes, de l’ordre d’une poignée de microns – avec des antennes de 100 nm de diamètre portant des “surfaces intelligentes reconfigurables”, en Graphène – constituent-ils une portion des nano-technologies auto-assemblantes qui ont été découvertes, depuis l’été 2021, dans tous les vaccins à l’encontre de la pandémie Covidienne inexistante… et, également, dans le sang des injectés?

Aujourd’hui, une partie de l’emprisonnement satellitaire de la Terre – orchestré, en quasi-monopole, par Elon Musk – est, déjà, fonctionnel en fréquences Térahertz…

Question. Le réseau satellitaire d’Elon Musk aura-t-il la capacité de télé-moduler – du haut de l’espace – les cerveaux humains implantés de nano-systèmes équipés d’antennes émettrices-réceptrices et autres nano-technologies, toutes à base graphène, fonctionnant sur mode Térahertz?

Strictement la même question peut être posée relativement à tout le réseau satellitaire encombrant le ciel au-dessus de nos têtes – quelles que soient leurs bandes de fréquence. Existe-t-il un objectif, global, de télé-neuro-modulation satellitaire du cerveau humain?

Aujourd’hui, lorsque l’on découvre les schémas illustrant les méga/nano-réseaux, à base d’antennes de Graphène, couvrant l’intégralité du corps humain, il est aisé d’imaginer qu’il s’agit d’une attaque universellement orchestrée à l’encontre des réseaux énergétiques Humains tels qu’ils sont décrits et modulés, thérapeutiquement, par les Médecines Traditionnelles Asiatiques: par exemple, les méridiens de la Médecine Traditionnelle Chinoise, les nadis de la Médecine Traditionnelle Ayurvédique ou les canaux subtils de la Médecine Traditionnelle Tibétaine. [36]

Questions suivantes. La 6G est-elle une arme de destruction biologique au même titre que la 5G? 

Au-delà de la neuro-modulation – par fusion entre la famille Graphène et les fréquences 5G et 6G – s’agit-il de l’orchestration d’un vaste brouillage énergétique du corps électrique Humain? 

Ce n’est pas de la science-fiction. Et c’est même pire, parfois, que ce que l’on pourrait science-fictionner… Par exemple, il existe diverses études, ou brevets, dont l’objectif est de pratiquer l’acupuncture avec des aiguilles en Graphène… ou d’injecter des nano-particules de Graphène aux points d’acupuncture – ce qui est encore pire, sans doute.

Question. Dans quel but si ce n’est de mettre en place une contre-acupuncture, toxique, afin de brouiller le corps électrique de l’Humain – à savoir, son corps d’énergie, son corps éthérique? 

D’ailleurs, à propos de brouillard, allopathique, attaquant le corps éthérique. Puis-je répéter que le fondateur de l’Anthroposophie, Rudolf Steiner, annonça les vaccins irradiants et déshumanisants – dès le 7 octobre 1917?  En effet, il déclara, lors d’un cycle de conférences, qu’un jour, dans le futur, des “vaccins” seraient créés afin d’ôter “l’âme” de l’être humain. 

Ce fut très peu de temps avant le lancement de l’Opération Psychologique – dénommée Grippe Espagnole – induite par la première campagne mondiale de vaccination universelle fomentée par la Fondation Rockefeller… 

«On éliminera l’âme au moyen d’un médicament. En partant d’une “saine vue des choses”, on trouvera un vaccin grâce auquel l’organisme sera traité dès la prime jeunesse, autant que possible, si possible dès la naissance même, afin que le corps n’en vienne pas à penser qu’il existe une âme et un esprit… Aux médecins matérialistes, sera confiée la tâche d’éliminer l’âme de l’humanité. Comme aujourd’hui, on vaccine les gens contre cette maladie ou telle maladie, ainsi à l’avenir, on vaccinera les enfants avec une substance qui pourra être produite précisément de telle sorte que les gens, grâce à cette vaccination, seront immunisés d’être soumis à la “folie” de la vie spirituelle. Il serait extrêmement intelligent, mais il ne développerait pas une conscience, et c’est le véritable objectif de certains cercles matérialistes… 

Avec un tel vaccin, vous pouvez facilement faire en sorte que le corps éthérique se détache dans le corps physique. Une fois le corps éthérique détaché, la relation entre l’univers et le corps éthérique deviendrait extrêmement instable, et l’homme deviendrait un automate, car le corps physique de l’homme doit être poli sur cette Terre par une volonté spirituelle». 

Et toujours à propos de brouillard, nano-technologique, attaquant le corps énergétique. C’est la Couronne Nécro-Moléculaire d’Oxyde de Graphène – la Spike Moléculaire d’Oxyde de Graphène – qui génère un SMOG dans le cerveau humain et au coeur de son système énergétique. 

En conclusion de ces quelques questions et de par l’émergence, demain, des nano-implants cérébraux au Graphène, des collecteurs d’énergie humaine, et des bandes Térahertz de la 6G – qui confirme, d’ailleurs, ce que j’annonce depuis l’été 2021 – je serai enclin à poser la question suivante… qui en contient la réponse: 

Question. Les Eugénistes sont-ils en cours d’orchestrer une nouvelle “opération psychologique” in vivo: la neuro-modulation des cerveaux de ceux qui auront survécu à la Graphénisation universelle et à l’Holocauste Vaccinal du CoYid/19?

Je vais, tout d’abord, réitérer que les dérivés de Graphène ont, intégralement, envahi, et contaminé, tous les secteurs de notre vie quotidienne… et je vous invite à mener vos propres investigations. 

Ensuite, pour tous ceux qui ne seraient pas enclins, pour une quelconque raison, à consulter les études, que j’ai commentées, de ce dossier très technique, je vais tenter d’en résumer les points fondamentaux – avec, parfois, quelques commentaires… pour se décontracter les neurones!

 La 5G, en tant que technologie de communication, n’est qu’un prétexte fallacieux: en date de juillet 2023, seules 11% des cartes SIM, en France, étaient actives sur le réseau 5G – à savoir un réseau, alors, de près de 60 000 antennes 5G. 

Les 2 Rapports/Ouvrages de l’OTAN (2016 et 2020), intitulés “Nano-électromagnétiques fondamentales et appliquées”, portent sur les nano-technologies à base de Graphène, sur les antennes et les interconnexions, sur la gamme de fréquences THz, sur les polymères…

La 6G – à savoir les bandes de fréquence THz qui possèdent des spectres à large bande, à faible énergie, à haute perméabilité et à empreinte biométrique – ne peut pas se développer sans le Graphène.

Le projet Européen de développement de la 6G est dénommé “Hexa-X”!!! Pourquoi? Parce que le Graphène est représenté, en logo, avec 3 Hexagones.

La 6G ne peut pas se développer sans le réseau de satellites dont Musk est en cours d’emprisonner la Terre.

La prochaine génération de réseaux sans fil va exploiter la bande des Térahertz  (0,1-10 THz) pour répondre aux exigences extrêmes des applications futures en matière de latence et de densité de la bande passante.

Les réseaux 6G peuvent augmenter le débit de données de 10 à 50 fois, l’efficacité du réseau de 10 à 100 fois, la capacité du trafic de zone de 100 fois, tout en réduisant la latence de 10 à 100 fois par rapport aux réseaux 5G.

Les communications dans la bande THz permettront aux réseaux actuels d’atteindre des endroits sans précédent, en les reliant à des nano-réseaux à l’intérieur du corps humain ou à des réseaux dans l’espace aérien composés de plateformes à haute altitude ou d’essaims de satellites.

Le graphène constitue le fondement idéal de la réalisation de métasurfaces modulables, à savoir des surfaces intelligentes reconfigurables”, en raison de ses propriétés opto-électroniques exceptionnelles. 

Ces “surfaces intelligentes reconfigurables” constitueront un élément du système d’antenne d’une station de base émettrice-réceptrice… à l’intérieur du corps humain.

 Ces “surfaces intelligentes” sont reconfigurables, modulables, programmables “magnétiquement” et “électriquement” .

La technologie actuelle de micro/nano-traitement permet de fabriquer de nouveaux micro-dispositifs intégrés avec des fibres térahertz et des interfaces cerveau-ordinateur à l’échelle micro/nanométrique afin de garantir que les ondes térahertz soient dirigées vers le tissu cérébral souhaité.  

Le but ultime de la neuro-modulation par térahertz est de réguler ou de stimuler le cerveau humain.

La Graphénisation de l’Humain et de la Biosphère constitue le fondement essentiel de toutes les nano-technologies de neuro-modulation.

Le Graphène est, déjà, utilisé pour la croissance neuronale, la régulation des cellules souches neurales,  la régénération du système nerveux…

 Il existe, depuis janvier 2024, un nouveau type de neuro-technologie implantable flexible, de haute résolution et de haute précision, basée sur le Graphène EGNITE pour Graphène modifié pour les interfaces neuronales”.

Ouvrez-les Yeux! La neuro-modulation, par le Graphène, est commercialisée par Amazon et d’autres commerçants: patchs anti-douleur, culottes féminines thérapeutiques, ceintures chauffantes pour les règles douloureuses…

Il existe, déjà, de sérieux avertissements quant aux risques encourus, par les fréquences 6G, d’être piratées

Les nano-réseaux, sur mode Térahertz, seront constitués de nano-dispositifs collecteurs d’énergie circulant passivement dans le sang, prenant des mesures à certains endroits et communiquant les résultats à un réseau qui peut prendre en charge la localisation fine des nanonodes corporels collecteurs d’énergie, ainsi que leur communication bidirectionnelle avec le monde extérieur.

Sur le plan de la propagande, la “Révolution des Ondes Térahertz” est, déjà, annoncée par le CNRS, depuis 2020, qui affirme  «qu’elles sont non ionisantes, et donc a priori sans danger pour le vivant»

Les rayonnements térahertz possèdent des effets biologiques sur les neurones in vivo et in vitro, sur les filaments d’actine dans les cellules vivantes, sur la division cellulaire qu’ils inhibent, etc.

L’énergie d’irradiation THz se propage au travers des couches aqueuses.

Les antennes 6G devront être installées à proximité immédiate des Humains – et de leurs objets. L’un des projets des Globalistes est, en effet, d’utiliser des lampes LED comme antennes radio, pour la 6G, puisque ces lampes LED sont omniprésentes dans la vie quotidienne des Peuples. 

Le Professeur Ian F. Akyildiz, expert mondial en télécommunications 5G, 6G, 7G… et en nano-communications à base de Graphène dans les bandes de fréquence Térahertz a déclaré: « Ces vaccins ARNm ne sont rien d’autre que des nano-machines à petite échelle qui sont programmées et injectées».

 Il existe, déjà, et depuis des années, des nano-réseaux centrés sur le corps et alimentés par des nano-rectennes, dans la bande des térahertz, basées sur des nano-tubes de carbone, du métal et du graphène… pour la récolte d’énergie humaine. 

Voir les essais de Mik Andersen: “Réseau de nano-communications intra-corporel : récapitulatif des 50 dossiers de Mik Andersen[41] et en particulier: 

Des Nano-Antennes Plasmoniques dans les Vaccins CoqueVide de Pfizer?”. 

Le système de routage CORONA pour les nano-réseaux”. 

Réseaux de nano-communications sans fil pour les nanotechnologies dans le corps humain”.

Nouvelles Preuves confirmant la présence de nano-réseaux injectés dans le corps humain : les nano-rectènes”.

Présentation du dossier Nano-Réseau d’Implants Corporels en PDF”. 

INBRAIN Neuroelectronics, à Barcelone, travaille, depuis 10 années, à développer des implants cérébraux à base de Graphène. Leur mission, auto-proclamée, est de “décoder et de moduler le cerveau mais, également, l’intégralité du système nerveux”. 

Cela fait, officiellement, 50 ans que la DARPA – le ministère de la défense, aux USA – est impliqué dans la neuro-modulation par fréquences électro-magnétiques, nano-technologies, etc. 

L’Intelligence Organoïde est la nouvelle frontière de la bioinformatique et de l’intelligence dans une coupelle de laboratoire.

Les récentes avancées dans le domaine des organoïdes cérébraux dérivés de cellules souches humaines promettent de reproduire in vitro des aspects moléculaires et cellulaires essentiels de l’apprentissage et de la mémoire, voire des aspects de la cognition.

Les “Graphène injectable”, “Graphène bio-dégradable” et, même, “Graphène implantable”, sont à l’ordre du jour des futurs modèles de Graphène

Il existe, depuis 2018, du “Graphène Comestible” – fondement de “l’Electronique Comestible

Il a été découvert, récemment, que les électrodes des matériaux à base de Graphène peuvent générer une réponse électrique lors d’une exposition à la lumière: cela permet, par exemple, une activation transcrânienne, sans fil, à l’aide d’un rayonnement proche infrarouge pénétrant les tissus. 

L’avenir de la santé numérique, ce sont les thérapies de neuro-modulation

Le dément Klaus Schwab, et le Forum Economique Multinational, présentèrent, en octobre 2021, une vidéo portant sur un “Passeport Covid” – mais aussi “Carbone” – accordé après une analyse de sang dans un laboratoire accrédité. 

Dans quel but sinon d’en vérifier la Graphénisation comme vecteur de la neuro-modulation – et de la connexion au Réseau? Davos 2024.

Davos 2024. L’Ukraine vend son âme aux membres du Forum Economique Multinational, de Klaus Schwab, en lançant un programme de numérisation complète des citoyens

Au sujet des Passeports Digitalisés fondés sur la Graphénisation humaine

Lors du Davos 2024, et dans le cadre de son programme “GovTech”, le Forum Economique Multinational a lancé un “centre mondial de technologie gouvernementale” à Berlin… focalisé sur la Digitalisation des Peuples

Il existe une “Initiative Européenne sur les jumeaux humains virtuels” sous l’égide de la Mafia de la Commission Européenne

Contrairement à ce que les Allumés de la Spike, de la nouvelle religion Covidienne, prétendent, le Graphène est omniprésent dans le secteur médical depuis une pléthore d’années et il constitue le fondement des recherches portant sur la neuro-modulation. Qui plus est, cela fait, au moins, un demi-siècle que les eugénistes travaillent sur la neuro-modulation des Peuples – à savoir, sur la manipulation de leur cerveau. 

En 2013, ce sont donc quatre nouveaux projets qui ont vu le jour: le Graphene Flagship en Europe; Neuralink aux USA avec Elon Musk; INBRAIN Neuroelectronics en Espagne – un pseudopode du Graphene Flagship; et le projet “Brain Initiative” en partenariat avec la DARPA.

C’est ainsi que la société Espagnole, INBRAIN Neuroelectronics, [118], travaille, depuis 10 années, à développer des implants cérébraux à base de Graphène. Leur objectif est, selon leurs termes, clairement stipulé: «établir la sécurité du Graphène comme la nouvelle norme de soins pour les dispositifs neuro-technologiques».

Au printemps 2021, leur site annonçait, encore, que: «Nous sommes des scientifiques, des médecins, des techniciens et des amoureux de l’humanité, dont la mission est de construire des interfaces neuroélectroniques pour guérir les troubles cérébraux. Nous utilisons le GRAPHENE, le matériau le plus fin connu de l’homme, pour construire la nouvelle génération d’interfaces neuronales pour la restauration du cerveau afin d’aider les patients du monde entier…. 

Nous concevons une plateforme neuronale complète, basée sur l’Intelligence Artificielle, l’apprentissage automatique et les données, qui responsabilise les patients, permet des soins personnalisés et fournit des informations précises pour soutenir les praticiens.».

En juillet 2021, un article de presse titrait, même: “Neuralink, la société d’Elon Musk, est surclassée par cette startup espagnole spécialisée dans le graphène”. [119] Carolina Aguilar, co-fondatrice d’InBrain, y affirmait que le matériau qu’Elon Musk utilise actuellement chez Neuralink, un polymère appelé Pedot – poly(3,4-éthylènedioxythiophène) – se dégrade trop rapidement à l’intérieur du cerveau pour constituer un matériau viable pour un implant de stimulation cérébrale: 

«Nous avons comparé le graphène à Pedot. Le Pedot se dégrade rapidement après des millions d’impulsions de stimulation. C’est pourquoi nous avons beaucoup d’espoir dans le Graphène, car il reste stable pendant des millions d’impulsions. Il est certain qu’il ne restera pas avec Pedot s’il veut réussir sur le marché. »

Musk allait-il donc développer son propre implant à base de graphène ? Selon Carolina Aguilar: «Non, il faudrait qu’il nous acquière. Il existe de nombreux types de graphène et certains sont toxiques» explique-t-elle. «Nous avons passé huit ans à mettre au point un processus de fabrication, que nous avons breveté, qui permet de fabriquer le Graphène tel que nous le voulons dans le cerveau. Alors oui, il devra nous racheter».

Carolina Aguilar explique, dans cet article, qu’Elon Musk a, avant toutes choses, privilégié la création de nano-robots capables d’insérer les implants cérébraux dans le cerveau, lors de la création de sa société Neuralink – également en 2013. 

«Pour qu’il y ait une véritable innovation, il faut que les différentes industries se rencontrent. Nous pouvons donc créer des interfaces de très petite taille, mais il n’existe pas de nano-robotique pour mettre en place ces interfaces à cette taille…. C’est pourquoi Elon Musk a commencé par développer le robot et a investi 150 millions de dollars dans le développement du nano-robot. »

Carolina Aguilar a précisé, aussi, qu’Inbrain souhaitait, strictement, se focaliser sur la “thérapeutique”: «Je comprends Elon Musk, et peut-être que les gens veulent conduire une Tesla avec leur cerveau. Ce que fait Elon Musk du point de vue de la sensibilisation est à certains égards une bonne chose, mais à d’autres égards, ce n’est pas une bonne chose, parce qu’il gâche en quelque sorte la bonne science qui se cache derrière et en fait un spectacle.»

En janvier 2024, INBRAIN Neuroelectronics a publié un communiqué portant sur leur nouveau projet intitulé “GphT-BCI: Transistors en graphène pour des interfaces cerveau-ordinateur de haute densité”, lancé en décembre 2023. [121] 

ICN2 et INBRAIN Neuroelectronics, grâce à un nouveau financement des fonds Européens, vont développer la prochaine génération d’interfaces cerveau-ordinateur grâce à la technologie de pointe du Graphène. Le projet GphT-BCI ouvre la voie à la traduction clinique des transistors en Graphène pour les interfaces cerveau-ordinateur. 

Nous utilisons le Graphène pour construire des interfaces cérébrales à haute résolution. Nous avons mis au point un nouveau type de transistors à base de Graphène combinant toutes les caractéristiques requises pour construire des interfaces cerveau-ordinateur à haute résolution dotées de capacités de multiplexage et d’une sensibilité sur une large gamme de fréquences. Nous avons contourné les goulets d’étranglement rencontrés par d’autres approches grâce aux propriétés uniques du graphène. 

Développé dans le cadre de Graphene Flagship, GphT-BCI présente un nouveau type de transistors à base de graphène. Ces transistors, déjà testés en préclinique, présentent une résolution spatiale sans précédent pour le suivi de l’activité cérébrale sur une large gamme de fréquences. Exploitant les propriétés uniques du graphène, ces transistors permettent de développer des interfaces cerveau-ordinateur plus facilement intégrables et moins invasifs que les approches existantes, tout en permettant l’intégration dans des substrats flexibles ultra-mous pour un contact optimal avec les tissus cérébraux. S’appuyant sur cette technologie initialement développée par des chercheurs de l’ICN2 et de l’IMB-CNM-CSIC, ce projet vise à ouvrir la voie à la traduction clinique de la technologie des transistors, ce qui implique la mise à l’échelle du processus de microfabrication en salle blanche de cette technologie et le développement d’une électronique de lecture compatible avec l’être humain.

Aux USA, il existe un partenariat entre la DARPA, à savoir, l’Agence pour les projets de recherche avancée de défense du ministère des armées US, et le projet “Brain Initiative” – créé par la Maison Blanche en 2013. [116] La DARPA soutient l’initiative BRAIN par le biais d’un certain nombre de programmes, poursuivant ainsi une tradition d’investissement de la DARPA dans les neurotechnologies qui remonte aux années 1970. [115]

Voir l’étude “DARPA-funded efforts in the development of novel brain–computer interface technologies” [117] datant d’avril 2015.  

La Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) a financé des recherches scientifiques innovantes et des développements technologiques dans le domaine des interfaces cerveau-ordinateur depuis les années 1970. Cette étude met en lumière certaines des principales avancées de la DARPA dans le domaine des interfaces cerveau-ordinateur, en particulier celles qui ont été réalisées au cours des dernières années. Deux grandes catégories de programmes de la DARPA sont présentées en ce qui concerne les objectifs ultimes de soutien aux combattants de la nation : (1) les efforts en matière d’interfaces cerveau-ordinateur visant à restaurer les fonctions neurales et/ou comportementales, et (2) les efforts en matière d’interfaces cerveau-ordinateur visant à améliorer la formation et les performances humaines.

Les premiers investissements de la DARPA dans les interfaces cerveau-ordinateur ont débuté en 1974 dans le cadre du programme “Close-Coupled Man/Machine Systems   renommé, par la suite, “Biocybernetics. Ce programme étudiait l’application des signaux physiologiques humains, y compris les signaux cérébraux mesurés de manière non invasive à l’aide de l’EEG ou de la magnéto-encéphalographie (MEG), pour permettre une communication directe entre l’homme et la machine et pour surveiller les états neuronaux associés à la vigilance, à la fatigue, aux émotions, à la prise de décision, à la perception et aux capacités cognitives générales.

Tout en oeuvrant à embrouiller le cerveau humain, les scientifiques déments se sont, même, lancés dans la création… de faux cerveaux. 

Ainsi, par exemple, en 2023, un nouveau transistor, à base de Graphène et de nitrure de bore, a été conçu pour imiter l’intelligence humaine. Il s’agit d’une résistance de mémoire, ou memristor, combinant les fonctions de traitement et de mémoire. Ce transistor synaptique est capable d’une réflexion de haut niveau: catégorisation des données et apprentissage associatif. [56]

En 2023, également, des chercheurs ont créé une boule de neurones, appelée organoïde – et dénommée “Brainoware” – qui mesure moins d’un nanomètre de large – à savoir, moins d’un millionième de millimètre. Elle a été reliée, par un réseau d’électrodes, à un circuit imprimé, où des algorithmes d’apprentissage automatique ont décodé les réponses de l’organoïde. Ainsi, ces groupes de cellules cérébrales élevées en laboratoire et connectées à un ordinateur, étaient capables de reconnaître, vocalement, des mots élémentaires et de résoudre des problèmes mathématiques. [176]

Toujours en 2023, des chercheurs ont mis en exergue les progrès les plus récents dans les capteurs à base de Graphène pour imiter les sens humains, tels que la rétine artificielle pour les capteurs d’images, les tympans artificiels, les capteurs de gaz, les capteurs chimiques et les capteurs tactiles. [58]

Signalons, également, le projet MINIGRAPH qui vise à ouvrir la voie à une nouvelle génération de thérapies neuro-électroniques adaptatives fondées sur le Graphène… à savoir avec un implant de Graphène dans le cerveau. Il s’agit d’une nouvelle génération d’implants cérébraux dotés de capacités en boucle fermée, grâce à une unité électronique flexible, implantée dans le crâne, et à des réseaux de micro-électrodes en Graphène de haute densité. [58] 

Il existe, également, un rapport “Cyborg Soldier 2050: Human/Machine Fusion and the Implications for the Future of the DOD”, de 2019, qui porte sur le soldat cyborg en 2050.  [59] 

La vidéo, “Optogénétique – la voie planifiée vers un contrôle sans faille de nos cerveaux ?” [62] met en évidence tous les efforts déployés, dans le monde entier, afin d’installer, dans le cerveau humain, des interfaces sans fil – c’est-à-dire des outils de communication, entre le cerveau et l’ordinateur. L’optogénétique est l’une des méthodes les plus ambitieuses à cet égard. Aujourd’hui, plus de 1000 laboratoires, dans le monde, dont certains appartiennent à des organisations gouvernementales, travaillent sur différentes méthodes optogénétiques.

Une étude, de décembre 2023, “Réseaux de microdisques de Nitrure de gallium monocristallin cultivés sur du Graphène pour des applications de micro-LED flexibles”, [60] porte sur réseaux de microdisques présentant une excellente cristallinité, une orientation uniforme dans le plan et une forte émission de lumière bleue

Un article, de janvier 2023, de l’Université du Massachusetts porte sur “La technologie sans fil de la prochaine génération, 6G, qui pourrait tirer parti du corps humain pour produire de l’énergie”: [27] 

Alors que vous commencez tout juste à profiter des avantages de la technologie sans fil 5G, les chercheurs du monde entier travaillent déjà d’arrache-pied sur l’avenir : la 6G. L’une des percées les plus prometteuses des télécommunications 6G est la possibilité de la communication par lumière visible, qui est comme une version sans fil de la fibre optique, utilisant des flashs de lumière pour transmettre des informations. Une équipe de chercheurs de l’université du Massachusetts Amherst a annoncé qu’elle avait inventé un moyen innovant et peu coûteux de récolter l’énergie résiduelle de la communication par lumière visible en utilisant le corps humain comme antenne. Cette énergie résiduelle peut être recyclée pour alimenter toute une série d’appareils portables ou même, peut-être, des appareils électroniques plus grands. 

« La communication par lumière visible est assez simple et intéressante », explique Jie Xiong, professeur de sciences de l’information et d’informatique à UMass Amherst et auteur principal de l’article. « Au lieu d’utiliser des signaux radio pour envoyer des informations sans fil, la communication par lumière visible utilise la lumière des LED qui peuvent s’allumer et s’éteindre, jusqu’à un million de fois par seconde. » Une partie de l’attrait de la communication par lumière visible est que l’infrastructure est déjà partout – nos maisons, nos véhicules, nos lampadaires et nos bureaux sont tous éclairés par des ampoules LED, qui pourraient également transmettre des données. « Tout ce qui possède une caméra, comme nos smartphones, nos tablettes ou nos ordinateurs portables, pourrait être le récepteur », explique Xiong.

La vidéo, de mars 2022, “Brain computer interfaces using dry graphene EEG sensors”, présente une nouvelle interface cerveau-ordinateur qui utilise les ondes cérébrales humaines pour contrôler les machines. [67] 

Il existe un rapport, de 2023, ““Human Brain Project – A closer look at scientific advances”. [2]

Il existe un rapport portant sur des électrodes “cultivées” dans le cerveau, en utilisant les molécules du corps comme déclencheurs, ouvrant la voie à une électronique entièrement intégrée, et fabriquée in vivo dans le système nerveux, en formant des gels de polymères conducteurs à longue portée. [57] 

Un rapport, de 2022, “The coming decade of digital brain research – A vision for neuroscience at the intersection of technology and computing”, a été initié par un groupe de scientifiques du Human Brain Project et mis en discussion sur la plateforme Zenodo. [7]

Il existe une conférence donnée par une hystérique, au Forum Economique Multinational de Davos, en janvier 2023, dont l’objectif est le contrôle du cerveau des Peuples. [18] 

J’ai présenté mes traductions, dans un post [65], de l’article paru dans Frontiers in Science, le 28 janvier 2023. [8] “L’Intelligence Organoïde : la nouvelle frontière de la bioinformatique et de l’intelligence dans une coupelle de laboratoire”. 

« L’objectif est d’établir l’Intelligence Organoïde comme une forme d’informatique biologique authentique qui exploite les organoïdes du cerveau en utilisant les progrès de la science et de la bio-ingénierie d’une manière éthiquement responsable… 

Nous envisageons des interfaces complexes en réseau dans lesquelles les organoïdes cérébraux sont connectés à des capteurs et à des dispositifs de sortie du monde réel.»

J’ai présenté, dans un post, ma revue scientifique de l’étude, “Amplitudes des capteurs actifs au graphène pour une cartographie à long terme, et sans fil, des larges bandes de fréquences de l’activité cérébrale épicorticale”. [56] 

Je conseille, afin de bien comprendre les dangers que représentent toutes les formes de Graphène, la lecture de l’article, “Les capteurs en graphène peuvent-ils lire les ondes neurales de basse fréquence associées à des états cérébraux distincts?”.[27] 

«En utilisant une technologie développée par l’ICN2 et l’Institut de microélectronique de Barcelone, dans le cadre des projets européens Graphene Flagship et BrainCom, les scientifiques de Graphene Flagship ont construit un réseau de transistors qui enregistrent et transmettent des informations sur l’activité lorsqu’ils sont implantés dans le cerveau. Le capteur est doté de petits canaux à sa surface : lorsqu’ils entrent en contact avec le tissu cérébral, les signaux électriques présents dans le cerveau provoquent de petits changements de conductivité. Ces changements produisent un signal et sont enregistrés pour créer une “empreinte” de l’activité cérébrale. 

«Pour tester le dispositif, ils l’ont implanté dans le cerveau d’un rat au comportement libre, le surveillant en permanence. Les signaux ont été transmis sans fil à l’aide d’une tête électronique miniaturisée mise au point par le partenaire industriel Multichannel Systems. Les scientifiques ont constaté que les caractéristiques des signaux mesurés pendant différents types d’activité cérébrale, comme les périodes d’activité intense ou le sommeil – les “états cérébraux” – correspondaient très bien aux signaux infralents décodés par l’implant à base de graphène. »

J’ai présenté, dans un post, ma revue scientifique de l’étude, “Des dispositifs, inspirés du cerveau, à base d’oxyde de graphène”. Une équipe de recherche internationale, comprenant des chercheurs du CNRS (France), de l’université de Cambridge (Royaume-Uni) et du Technion (Israël) – en collaboration avec le groupe du professeur Mario Lanza de l’université des sciences et technologies King Abdullah (KAUST, Arabie saoudite) – a construit des dispositifs ultra-compacts à base d’oxyde de graphène, qui imitent la connexion entre deux neurones. Ces dispositifs sont connus sous le nom de memristors, un mot-valise composé de mémoire et de résistance. [61]

L’article “Inner Cosmos lève 10 millions de dollars pour traiter la dépression mentale avec une pilule numérique, un implant d’interface cerveau-ordinateur” révèle que, selon son fondateur et PDG Meron Gribetz, la société de neurotechnologie, Inner Cosmos, a créé ce qu’elle appelle “une pilule numérique pour le mental”, un minuscule implant similaire à un implant cochléaire. 

«Nous avons construit l’implant cochléaire pour le marché beaucoup plus vaste de la dépression, qui plus tard traitera également d’autres troubles cognitifs»

Il s’agit de l’étude “Implantable Brain-Computer Interface Based On Printing Technology”. 2023. [2]

L’étude n’est pas disponible sur la Toile. Elle a été présentée, en 2023, à la 11 ème rencontre internationale sur les Interfaces cerveau-ordinateur. [3] Il n’est pas précisé, dans le résumé, que l’encre, destinée à ces Interfaces cerveau-ordinateur, soit à base de Graphène mais les très nombreux auteurs de cette étude font partie du Shanghai Engineering Research Center of AI & Robotics/Centre de recherche en ingénierie de l’Intelligence Artificielle et de la robotique de Shanghai.

Le Shanghai Engineering Research Center est, bien évidemment, spécialisé dans le Graphène. Ce centre possède de très nombreux brevets sur le Graphène. [38] 

En fait, Shanghai constitue le haut-lieu de la recherche cerveau/ordinateurs/interfaces/graphène… Par exemple, l’Institut des neurosciences, à Shanghai, fait partie d’un parc scientifique de recherche en neurosciences en cours de construction à Shanghai et financé par le gouvernement municipal de Shanghai. 

En mai 2019, l’université de Tianjin a introduit la première puce codec cerveau-ordinateur BC3, dénommée “Brain Talker”. [32]  Cette puce BC3 a été spécialement conçue pour améliorer la technologie de l’interface cerveau-ordinateur, qui vise à décoder l’intention mentale d’un utilisateur uniquement par le biais de signaux électriques neuronaux, sans utiliser les voies neuromusculaires naturelles du corps humain. 

En janvier 2020, l’université de Zhejiang a mise au point la première interface cerveau-ordinateur implantée en Chine, sur un être humain paralysé, qui lui a permis de manipuler des bras robotisés par la pensée. [35] 

En décembre 2020, l’hôpital de Shanghai Ruijin a lancé son premier projet d’implants cérébraux afin de traiter des patients dépressifs. Le programme est dénommé “Recherche clinique sur la neuromodulation par interface cerveau-ordinateur pour le traitement de la dépression réfractaire.” [30]

En avril 2021, la première puce d’interface cerveau-ordinateur sans fil de Chine, qui permet le transfert d’informations entre les puces et les cellules nerveuses et devrait coûter la moitié du prix des versions étrangères, a été présentée lors de la 8e foire internationale des technologies de Chine, qui s’est tenue à Shanghai. Selon le rapport, cette interface peut enregistrer en permanence pendant 24 heures des signaux neuronaux à pleine largeur de bande sur 64 canaux dans un rayon de 4 mètres. Elle se targue également d’une meilleure pureté du signal, de la disponibilité de la transmission des données et de l’acquisition de l’énergie. [37]

En septembre 2022, le forum thématique sur les sciences du cerveau, de la conférence mondiale sur l’intelligence artificielle 2022, s’est tenu au Shanghai World Exhibition and Convention Center. NeuroXess, une entreprise Chinoise de haute technologie dans le domaine des sciences de la vie, spécialisée dans les technologies d’interface cerveau-ordinateur à électrodes flexibles, a fait ses débuts lors de l’événement avec une nouvelle gamme de produits [33]:

L’étude est intitulée “High-density transparent graphene arrays for predicting cellular calcium activity at depth from surface potential recordings”. Janvier 2024.  [37]

Les microélectrodes neurales optiquement transparentes ont facilité les enregistrements électrophysiologiques simultanés de la surface du cerveau avec l’imagerie optique et la stimulation de l’activité neuronale. Le défi restant est de réduire les dimensions des électrodes à la taille d’une seule cellule et d’augmenter la densité pour enregistrer l’activité neuronale avec une haute résolution spatiale sur de grandes zones afin de capturer les dynamiques neuronales non linéaires. Nous avons développé des microélectrodes transparentes en graphène avec des ouvertures ultraminces et une grande zone d’enregistrement transparente sans aucune extension d’or dans le champ de vision avec des réseaux de microélectrodes à haute densité allant jusqu’à 256 canaux. Nous avons utilisé des nanoparticules de platine pour surmonter la limite de capacité quantique du graphène et réduire le diamètre des microélectrodes à 20 µm.

“Hard Magnetic Graphene Nanocomposite for Multimodal, Reconfigurable Soft Electronics / Nanocomposite de graphène magnétique dur pour une électronique douce multimodale et reconfigurable”. 

L’électronique douce constitue un moyen efficace de surveillance continue d’un ensemble varié de signaux biophysiques et biochimiques provenant du corps humain. Cependant, les sensibilités, les fonctions, les distributions spatiales et de nombreuses autres caractéristiques de ces capteurs restent fixes après leur déploiement et ne peuvent pas être ajustées à la demande. Ici, le graphène poreux induit par laser est exploité comme matériau de détection et dopé avec des particules magnétiques permanentes pour créer un nano-composite de graphène magnétique dur qui peut s’auto-assembler sur un substrat porteur flexible grâce à la force magnétique, de manière réversible et reconfigurable. 

Un ensemble d’électronique douce dans le nanocomposite de graphène magnétique dur présente des performances accrues dans la mesure des signaux électrophysiologiques, de la température et des concentrations de métabolites. Tous ces capteurs flexibles en nanocomposite de graphène magnétique dur peuvent adhérer à un substrat porteur dans n’importe quelle position et dans n’importe quelle disposition spatiale, afin de permettre une détection portable avec une sensibilité, une modalité et une couverture spatiale personnalisables. Le nanocomposite de graphène magnétique dur représente un matériau prometteur pour la construction d’une électronique souple qui peut être reconfigurée pour diverses applications. [34]  

Les dispositifs memristifs, éléments électriques dont la résistance dépend de l’historique des signaux électriques appliqués, sont des candidats de premier plan pour le stockage de données et l’informatique neuromorphique de demain. Les dispositifs mémristifs reposent généralement sur la technologie de l’état solide, tandis que les dispositifs mémristifs aqueux sont essentiels pour les applications liées à la biologie, telles que les interfaces cerveau-machine de la prochaine génération. Nous présentons ici un dispositif mémoriel aqueux simple à base de graphène, doté d’une mémoire à long terme et accordable régulée par des équilibres acide-base interfaciaux réversibles induits par la tension électrique et rendus possibles par la perméation sélective des protons à travers le graphène. [35]

La spectroscopie vibrationnelle spécifique à la surface vérifie que la mémoire de la résistivité du graphène provient de la perméation hystérétique de protons à travers le graphène, apparente à la réorganisation de l’eau interfaciale à l’interface graphène/eau. La perméation de protons modifie la densité de charge de surface sur le substrat CaF2 du graphène, ce qui affecte la mobilité des électrons du graphène et donne lieu à une dynamique de résistivité de type synapse. Ces résultats ouvrent la voie au développement d’une iontronique neuromorphique basée sur un électrolyte aqueux, simple sur le plan expérimental et conceptuel, en utilisant des matériaux bidimensionnels (2D).

Selon Los Alamos National Laboratory. Comme le décrit un article qui vient d’être publié dans Nature, l’équipe de recherche a conçu et fabriqué des structures d’or asymétriques de taille nanométrique sur une couche de graphène d’une épaisseur atomique. Les structures en or sont appelées “nanoantennes” en raison de la manière dont elles captent et concentrent les ondes lumineuses, formant des “points chauds” optiques qui excitent les électrons dans le graphène. Seuls les électrons du graphène situés à proximité des points chauds sont excités, le reste du graphène l’étant beaucoup moins.

L’équipe de recherche a adopté une forme de goutte d’eau pour les nanoantennes en or, où la rupture de la symétrie d’inversion définit une directionnalité le long de la structure. Les points chauds sont situés uniquement aux extrémités des nanoantennes, ce qui crée une voie sur laquelle les électrons chauds excités circulent avec une directionnalité nette – un courant de charge, contrôlable et accordable à l’échelle du nanomètre en excitant différentes combinaisons de points chauds.  

« Ces métasurfaces permettent de contrôler facilement l’amplitude, l’emplacement et la direction des points chauds et du courant de charge à l’échelle nanométrique avec une vitesse de réponse supérieure à la picoseconde », a déclaré Hou-Tong Chen, un scientifique du CINT qui a supervisé la recherche. « On peut alors penser à des fonctionnalités plus détaillées. » [3]

L’étude est intitulée “Light-driven nanoscale vectorial currents”.  [2]

“Terahertz exposure enhances neuronal synaptic transmission and oligodendrocyte differentiation in vitro”. Décembre 2021. [30]

La fréquence térahertz (THz) occupe une grande partie du spectre électromagnétique qui se situe entre les régions de l’infrarouge et des micro-ondes. Les progrès récents des applications THz ont stimulé l’intérêt pour les effets biologiques dans cette gamme de fréquences.

Dans la présente étude, nous rapportons que l’irradiation avec un laser THz à fréquence unique sur des cultures de neurones corticaux de souris augmente la transmission synaptique excitatrice et les activités de mise à feu des neurones. L’analyse par microréseau révèle une dynamique de l’expression génique après l’exposition au THz, ce qui est cohérent avec les résultats morphologiques et électrophysiologiques. En outre, certains horaires d’irradiation THz inhibent la prolifération des cellules précurseurs d’oligodendrocytes et favorisent la différenciation des oligodendrocytes. Il convient de noter que le processus de myélinisation est renforcé après l’exposition aux THz. En résumé, nos observations suggèrent que l’irradiation THz peut moduler les fonctions de différentes cellules nerveuses, avec une sensibilité différente au THz. 

Ces résultats permettent de mieux comprendre les mécanismes qui régissent les interactions entre les THz et les systèmes nerveux et suggèrent que les ondes THz constituent une nouvelle stratégie de neuro-modulation.

“Recent Advancements in Graphene-Based Implantable Electrodes for Neural Recording/Stimulation”. Octobre 2023. [111]

Les électrodes implantables fabriquées à partir de Graphène représentent une avancée révolutionnaire dans le domaine de l’ingénierie neuronale… Le développement d’électrodes implantables nécessite des attributs clés : flexibilité, stabilité et haute résolution. Le graphène apparaît comme un matériau très prometteur pour la fabrication de telles électrodes en raison de ses propriétés exceptionnelles. 

Il est d’une souplesse remarquable, ce qui lui permet de s’intégrer parfaitement aux surfaces complexes et profilées des tissus neuronaux. En outre, le graphène présente une faible résistance électrique, ce qui permet une transmission efficace des signaux neuronaux. Sa transparence accroît encore son utilité, facilitant sa compatibilité avec diverses techniques d’imagerie et d’optogénétique. 

Cet article présente des efforts remarquables dans l’utilisation du graphène sous sa forme pure et sous forme de composites pour créer et déployer des dispositifs implantables conçus pour les enregistrements et les stimulations neuronales. Il souligne le potentiel d’avancées significatives dans ce domaine. En outre, cet article explore les possibilités d’affiner les électrodes existantes à base de Graphène, en améliorant leur adéquation aux applications d’enregistrement neuronal dans des environnements in vitro et in vivo. Ces étapes futures promettent de révolutionner notre capacité à comprendre et à interagir avec le paysage de la recherche neuronale.

“The potential of graphene coatings as neural interfaces”. Janvier 2024. [93] 

Cette étude explore l’état actuel des connaissances sur les revêtements de graphène produits par dépôt chimique en phase vapeur (CVD) et appliqués comme interfaces neuronales, en détaillant les propriétés clés requises pour concevoir une interface capable d’interagir physiologiquement avec les cellules neuronales. Les interfaces sont classées en substrats et en échafaudages pour différencier les environnements planaires et tridimensionnels où les cellules peuvent adhérer et proliférer. Le rôle de caractéristiques spécifiques telles que les propriétés mécaniques, la porosité et la mouillabilité est étudié. 

Nous présentons également les applications spécifiques de l’interface cerveau où le graphène CVD a ouvert la voie à des avancées révolutionnaires dans le domaine de la biomédecine. De futures études sur les effets à long terme des matériaux à base de graphène in vivo permettront de découvrir d’autres applications neurologiques potentiellement perturbatrices.

“3D Functional Neuronal Networks in Free-Standing Bioprinted Hydrogel Constructs”. Juin 2023. [34]

Des chercheurs en ingénierie de l’université Monash ont réussi à utiliser des “bioinks” contenant des cellules nerveuses vivantes (neurones) pour imprimer en 3D des réseaux nerveux qui peuvent se développer en laboratoire et transmettre des signaux nerveux et y répondre.

En utilisant une approche d’ingénierie tissulaire et en procédant à une bioimpression avec deux bioinks contenant respectivement des cellules vivantes et des matériaux non cellulaires, les chercheurs sont parvenus à imiter la disposition de la matière grise et de la matière blanche observée dans le cerveau. 

« Les réseaux développés dans le cadre de cette recherche reproduisent fidèlement la nature 3D des circuits dans un cerveau vivant, où les cellules nerveuses déploient des processus appelés neurites pour former des connexions entre les différentes couches du cortex», a déclaré le professeur Forsythe.

La composition, l’élasticité et l’organisation de la matrice extracellulaire dans le système nerveux central contribuent à l’architecture et à la fonction du cerveau. Du point de vue de la modélisation in vitro, des biomatériaux souples sont nécessaires pour imiter les microenvironnements neuronaux en 3D. Bien que de nombreuses études aient porté sur la culture 3D et la formation de réseaux neuronaux dans des systèmes d’hydrogel en vrac, ces approches ont une capacité limitée à positionner les cellules de manière à imiter des architectures cérébrales sophistiquées. Dans cette étude, des neurones corticaux et des astrocytes isolés de manière aiguë à partir de cerveaux de rats sont bio-imprimés dans un hydrogel pour former des constructions neuronales en 3D. La bioprinting réussie de brins cellulaires et acellulaires dans une approche multi-bioink permet la formation ultérieure de tracts de matière grise et blanche rappelant les structures corticales. L’immunohistochimie montre la formation de réseaux d’axones denses en 3D. La signalisation calcique et l’électrophysiologie extracellulaire dans ces réseaux neuronaux 3D confirment l’activité spontanée ainsi que les activités évoquées sous stimulation pharmacologique et électrique. Le système et les approches de bioprinting sont capables de fabriquer des structures neuronales souples et autonomes de différents types de bioink et de cellules avec une résolution et un débit élevés, ce qui constitue une plateforme prometteuse pour la compréhension des questions fondamentales des réseaux neuronaux, l’ingénierie des circuits neuromorphiques et le criblage de médicaments in vitro. 

“Nanoporous graphene-based thin-film microelectrodes for in vivo high-resolution neural recording and stimulation”. [72] 

Ce travail présente une technologie de couche mince à base de graphène nanoporeux et son ingénierie pour former des interfaces neuronales flexibles. La technologie développée permet la fabrication de petites microélectrodes (25 µm de diamètre) tout en obtenant une faible impédance (∼25 kΩ) et une injection de charge élevée (3-5 mC cm-2).

Selon l’Université de Barcelone. [92] Une nouvelle technologie implantable à base de graphène ouvre la voie à des applications thérapeutiques de haute précision

Après des années de recherche dans le cadre du projet européen Graphene Flagship, ICN2, en collaboration avec l’université de Manchester (Royaume-Uni), a mené le développement d’EGNITE (Engineered Graphene for Neural Interfaces), un nouveau type de neuro-technologie implantable flexible, de haute résolution et de haute précision, basée sur le graphène. Les résultats publiés aujourd’hui dans Nature Neurotechnology visent à apporter des technologies innovantes au domaine fructueux de la neuroélectronique et des interfaces cerveau-ordinateur.

EGNITE s’appuie sur la vaste expérience des inventeurs en matière de fabrication et d’application médicale des nanomatériaux de carbone. Cette technologie innovante basée sur le Graphène nanoporeux intègre les processus de fabrication standard de l’industrie des semi-conducteurs pour créer des microélectrodes de graphène d’un diamètre de 25 µm seulement, qui présentent une faible impédance et une forte injection de charge, attributs essentiels pour des interfaces neuronales souples et efficaces.

“Organoid intelligence (OI): the new frontier in biocomputing and intelligence-in-a-dish”. Février 2023. [114]

Les récentes avancées dans le domaine des organoïdes cérébraux dérivés de cellules souches humaines promettent de reproduire in vitro des aspects moléculaires et cellulaires essentiels de l’apprentissage et de la mémoire, voire des aspects de la cognition. 

En inventant le terme “Intelligence Organoïde” pour englober ces développements, nous présentons un programme de collaboration visant à mettre en œuvre la vision d’un domaine multidisciplinaire de l’Intelligence Organoïde.

L’objectif est d’établir l’Intelligence Organoïde comme une forme d’informatique biologique authentique qui exploite les organoïdes du cerveau en utilisant les progrès de la science et de la bio-ingénierie d’une manière éthiquement responsable… 

Nous envisageons des interfaces complexes, en réseau, dans lesquelles les organoïdes cérébraux sont connectés à des capteurs et à des dispositifs de sortie du monde Réel, et finalement entre eux et avec des organoïdes d’organes sensoriels (par exemple, des organoïdes rétiniens), et sont formés à l’aide de méthodes de biofeedback, d’entreposage de données volumineuses et d’apprentissage automatique.

“Moiré synaptic transistor with room-temperature neuromorphic functionality”. Décembre 2023. [56] 

Un nouveau transistor synaptique, imitant l’intelligence humaine, capable effectuer un apprentissage associatif et une réflexion de haut niveau.

Selon Northwestern University. [126] En s’inspirant du cerveau humain, des chercheurs ont mis au point un nouveau transistor synaptique capable d’une réflexion de haut niveau.

Conçu par des chercheurs de la Northwestern University, du Boston College et du Massachusetts Institute of Technology (MIT), le dispositif traite et stocke simultanément des informations, à l’instar du cerveau humain. Dans de nouvelles expériences, les chercheurs ont démontré que le transistor va au-delà des simples tâches d’apprentissage automatique pour catégoriser les données et qu’il est capable d’effectuer un apprentissage associatif

….Pour créer ce nouveau dispositif, les chercheurs ont combiné deux types de matériaux atomiquement fins : le graphène bicouche et le nitrure de bore hexagonal. Lorsqu’ils sont empilés et volontairement tordus, les matériaux forment un motif moiré. En faisant tourner une couche par rapport à l’autre, les chercheurs ont pu obtenir des propriétés électroniques différentes dans chaque couche de graphène, même si elles ne sont séparées que par des dimensions à l’échelle atomique. En choisissant la bonne torsion, les chercheurs ont exploité la physique du moiré pour obtenir une fonctionnalité neuromorphique à température ambiante.

«Si l’IA est censée imiter la pensée humaine, l’une des tâches les plus simples consisterait à classer des données, ce qui revient simplement à les ranger dans des catégories», a déclaré M. Hersam, l’un des chercheurs. «Notre objectif est de faire progresser la technologie de l’IA dans le sens d’une réflexion de plus haut niveau. Les conditions du monde réel sont souvent plus compliquées que ce que les algorithmes d’IA actuels peuvent gérer, c’est pourquoi nous avons testé nos nouveaux appareils dans des conditions plus compliquées afin de vérifier leurs capacités avancées».

“Control of Mind using Nanotechnology”. Avril 2020. [73] 

Après une compréhension approfondie de la barrière hémato-encéphalique, nous nous concentrons sur la conception de médicaments pour le contrôle du mental. Les neurones étant dotés d’une nature électrochimique, l’impulsion électrique et l’impulsion magnétique ont un espace dédié à l’induction du médicament. L’impulsion électrique et magnétique dans le cerveau est appelée neuro-modulation – également appelée stimulation cérébrale profonde. 

La neuromodulation est une méthode d’implantation de nano-particules d’une taille de 22 nm. Elles sont enrobées de polymère pour augmenter la compatibilité tout en se dispersant à travers la barrière hémato-encéphalique. De nombreuses expériences ont été menées sur des souris, et ces implants ont atteint les sites ciblés pour la modulation du mental. D’autres études ont également montré que les nanoparticules peuvent rester pendant un mois dans le cerveau et assurer un succès durable dans la neuromodulation. Elles s’avèrent également être un facteur de changement économique. 

… En comprenant le schéma des nanoparticules dans le cerveau, la culture des tissus a permis de charger le nanogel, en injection, et de l’injecter dans les cellules cérébrales. Ces nanogels ciblent la partie spécifique du cerveau et transforment les régions cérébrales en développement insuffisant en cellules matures par le biais de la régénération des cellules souches. La culture du tissu en dehors du corps permet de faire croître les neurones en fonction de l’environnement du tissu cérébral. Cette méthode a généralement tendance à s’adapter aux cellules cérébrales, ce qui lui confère un contrôle total de la région nerveuse. 

Les cellules cérébrales entourent alors le gel qui ferme des structures filaires. Ces structures filaires sont appelées nanofils. Ces nanofils peuvent contribuer à l’envoi de signaux électriques pour le développement des neurones et des cellules musculaires. Ils permettent également de contrôler les niveaux de pH dans les cellules. Ce modèle de développement améliore nos connaissances sur l’augmentation du cerveau d’un individu. Ils contribuent également à l’intelligence artificielle en fusionnant les éléments organiques et en comprenant les neurones et leurs réseaux neuronaux. Les nanofils dévoilent le fonctionnement complet du cerveau des mammifères.

“Neurodiagnostic and neurotherapeutic potential of graphene nanomaterials”. A publier en Mars 2024. [105] 

Notre étude souligne le potentiel des nano-matériaux à base de graphène en tant qu’outils puissants permettant de mieux comprendre le cerveau et de développer de nouvelles stratégies thérapeutiques.

Le graphène est un bio-nano-matériau prometteur en raison de sa solubilité, de sa conductivité, de son évolutivité et de sa biocompatibilité supérieures.

Les caractéristiques distinctives des nano-matériaux de graphène peuvent s’appliquer directement au cerveau, qu’il soit en bonne santé ou malade.

De futurs modèles de Graphène, tels que le Graphène injectable, biodégradable et implantable, sont suggérés pour une utilisation clinique.

“Engineering graphene-based electrodes for optical”. Décembre 2022. [109]

Les matériaux à base de graphène ont été étudiés ces dernières années dans le but de développer des interfaces flexibles pour traiter une série de troubles neurologiques, où la stimulation électrique peut améliorer la fonction cérébrale et la régénération des tissus. La découverte récente que les électrodes des matériaux à base de Graphène peuvent générer une réponse électrique lors d’une exposition à la lumière a inspiré le développement d’approches non génétiques capables de moduler sélectivement les cellules cérébrales sans manipulation génétique (c’est-à-dire l’opto-génétique). Nous proposons ici la conjugaison du Graphène avec des nano-particules à conversion ascendante, qui permettent une activation transcrânienne, sans fil, à l’aide d’un rayonnement proche infrarouge pénétrant les tissus. 

En suivant une approche de plan d’expériences, nous avons d’abord étudié l’influence des différentes matrices hôtes et des dopants couramment utilisés pour synthétiser les nano-particules à conversion ascendante sur la réponse électrique du graphène. Deux formulations de nano-particules à conversion ascendante permettant une amélioration optimale de la conductivité électrique lors de l’activation rayonnement proche infrarouge à λ = 780 ou 980 nm ont été identifiées. Ces formulations ont ensuite été attachées de manière covalente à des nanoplaquettes de graphène après une dérivatisation hydroxyle sélective. Les nanocomposites obtenus ont été évalués in vitro sur des cellules de neuroblastome humain SH-SY5Y. 

L’activation rayonnement proche infrarouge à λ = 980 nm a favorisé la prolifération cellulaire et a régulé à la baisse les marqueurs de différenciation neuronale et gliale, suggérant l’application potentielle des matériaux à base de graphène dans la stimulation peu invasive des cellules pour la régénération des tissus.

“Graphene-Based Electrode Materials for Neural Activity Detection”. Septembre 2021. [130]

Le graphène possède de nombreuses caractéristiques uniques qui permettent son utilisation potentielle en tant que matériau d’électrode neuronale. Il s’agit notamment de sa biocompatibilité élevée, de sa stabilité chimique, de sa flexibilité, de sa transparence optique et de sa conductivité électrique, qui facilitent la construction d’une interface neuronale bidirectionnelle pour la détection et la régulation simultanées. Cette revue de la littérature aborde systématiquement les différents types d’électrodes en graphène, les interactions entre le graphène et les cellules neurales, et les applications possibles des réseaux de microélectrodes et des transistors en graphène dans la détection et la stimulation des signaux neurophysiologiques des cellules neurales, des coupes de tissus cérébraux et des cerveaux vivants. 

Des études récentes ont révélé que le graphène était hautement compatible avec les cellules neurales et qu’il favorisait la différenciation des cellules souches neurales en neurones. En outre, il améliore également les signaux électriques du réseau neuronal. L’électrode neurale flexible préparée en transférant une couche de graphène sur un substrat flexible était mieux fixée au tissu cérébral que les électrodes métalliques rigides traditionnelles et permettait d’obtenir des résolutions temporelles et spatiales et un rapport signal/bruit élevés du signal électrique neuronal. 

En outre, l’électrode neurale flexible et transparente à base de graphène a fait preuve d’une grande flexibilité mécanique et d’une grande transparence, ce qui indique qu’elle pourrait simultanément réaliser l’imagerie optique et l’enregistrement de signaux électrophysiologiques ainsi que la régulation optogénétique de l’activité des cellules neuronales sous l’électrode. Enfin, les électrodes implantables en graphène peuvent réduire efficacement la réponse immunitaire du tissu cérébral et accroître la durabilité des électrodes neurales.

“Transparent neural implantable devices: a comprehensive review of challenges and progress”. Juin 2022. [108]

La clé de la conception d’un dispositif implantable consiste à condenser les effets synergiques des méthodes diagnostiques et thérapeutiques en un seul outil. En conjonction avec l’intégration de l’électrophysiologie et des modalités optiques, une interface neuronale transparente atténue les défis des microélectrodes conventionnelles à base de métal.

En ce qui concerne l’approche matérielle de la fabrication d’électrodes neuronales transparentes, une présentation des matériaux intrinsèquement transparents candidats, tels que le graphène, les nano-tubes de carbone, l’hydrogel conducteur, les oxydes et les polymères conducteurs, ainsi que les recherches les plus récentes sont discutées. Enfin, une introduction à la recherche appliquée à l’ingénierie biomédicale pour une électrode transparente par le biais d’une structure spéciale est examinée. Cette étude suggère donc l’importance des dispositifs implantables transparents pour l’ingénierie biomédicale et les applications médicales en tant que système multimodal de prochaine génération pour la recherche future.

“High-density transparent graphene arrays for predicting cellular calcium activity at depth from surface potential recordings / Matrices de graphène transparentes à haute densité pour prédire l’activité calcique cellulaire en profondeur à partir d’enregistrements du potentiel de surface”. Janvier 2024. [104]  [106]

Selon l’un des chercheurs, Duygu Kuzum: «Le modèle de réseau neuronal est entraîné pour apprendre la relation entre les enregistrements électriques de surface et l’activité des ions calcium des neurones en profondeur». 

Les microélectrodes neurales optiquement transparentes ont facilité les enregistrements électrophysiologiques simultanés de la surface du cerveau avec l’imagerie optique et la stimulation de l’activité neuronale. 

Le défi restant est de réduire les dimensions des électrodes à la taille d’une seule cellule et d’augmenter la densité pour enregistrer l’activité neuronale avec une haute résolution spatiale sur de grandes zones afin de capturer les dynamiques neuronales non linéaires. Nous avons développé des micro-électrodes transparentes en graphène avec des ouvertures ultraminces et une grande zone d’enregistrement transparente sans aucune extension d’or dans le champ de vision avec des réseaux de micro-électrodes à haute densité allant jusqu’à 256 canaux. Nous avons utilisé des nano-particules de platine pour surmonter la limite de capacité quantique du graphène et réduire le diamètre des micro-électrodes à 20 µm. Un graphène double couche dopé entre les couches a été introduit pour éviter les défaillances en circuit ouvert.

“Interfacing Graphene-Based Materials With Neural Cells”. Avril 2018. 

D’autre part, le graphène peut être exploité comme substrat pour l’ingénierie tissulaire. Dans ce cas, la conductivité est probablement la plus pertinente parmi les diverses propriétés des différents matériaux à base de graphène, car elle peut permettre d’instruire et d’interroger les réseaux neuronaux, ainsi que de stimuler la croissance et la différenciation des neurones, ce qui présente un grand potentiel en médecine régénérative.

Dans cette revue, nous essayons de donner une vue d’ensemble des réalisations et des nouveaux défis dans ce domaine, ainsi que des directions les plus excitantes à prendre dans l’avenir immédiat. Parmi ces défis, citons la nécessité de concevoir des nano-particules multifonctionnelles capables de franchir la barrière hémato-encéphalique pour atteindre les cellules neuronales, et de délivrer des médicaments spécifiques à la demande. 

Nous décrivons l’état de l’art dans l’utilisation de matériaux à base de graphène pour concevoir des échafaudages tridimensionnels destinés à stimuler la croissance et la régénération neuronales in vivo, ainsi que la possibilité d’utiliser le graphène comme composant de composites hybrides et de dispositifs électroniques organiques multicouches. Enfin, nous répondons au besoin d’une modélisation théorique précise de l’interface entre le graphène et les matériaux biologiques, en modélisant l’interaction du graphène avec les protéines et les membranes cellulaires à l’échelle nanométrique, et en décrivant le(s) mécanisme(s) physique(s) de transfert de charge par lequel les différents matériaux en graphène peuvent influencer l’excitabilité et la physiologie des cellules neuronales.

“How to power up graphene implants without frying cells. New analysis finds way to safely conduct heat from graphene to biological tissues.” 2017. [101] Cet Article du MIT commente une étude, de septembre 2017, intitulée “Intercalated water layers promote thermal dissipation at bio–nano interfaces”. [100]

Aujourd’hui, des ingénieurs du MIT et de l’université Tsinghua de Pékin ont simulé avec précision la façon dont l’énergie électrique peut générer de la chaleur entre une simple couche de graphène et une simple membrane cellulaire. Alors que le contact direct entre les deux couches entraîne inévitablement une surchauffe et la mort de la cellule, les chercheurs ont découvert qu’ils pouvaient éviter cet effet grâce à une très fine couche d’eau intermédiaire.

En réglant l’épaisseur de cette couche d’eau intermédiaire, les chercheurs ont pu contrôler soigneusement la quantité de chaleur transférée entre le graphène et le tissu biologique. Ils ont également identifié la puissance critique à appliquer à la couche de graphène, sans faire frire la membrane cellulaire.

Les chercheurs ont cherché à caractériser avec précision la façon dont la chaleur se déplace, au niveau des atomes individuels, entre le graphène et les tissus biologiques. Pour ce faire, ils ont considéré l’interface la plus simple, composée d’une petite feuille de graphène de 500 nanomètres carrés et d’une simple membrane cellulaire, séparée par une fine couche d’eau.  

«Dans l’organisme, l’eau est omniprésente et la surface extérieure des membranes interagit toujours avec l’eau, de sorte qu’il est impossible de l’éliminer totalement », explique M. Qin. «Nous avons donc mis au point un modèle de sandwich entre le graphène, l’eau et la membrane, qui constitue un système très clair permettant d’observer la conductivité thermique entre ces deux matériaux. »

En examinant de plus près les interactions au sein de cette interface, les chercheurs ont fait une découverte surprenante : dans le modèle de sandwich, l’eau, pressée contre le réseau de grillage du Graphène, s’est transformée en une structure similaire à celle d’un cristal.

«Le réseau du graphène agit comme un modèle qui guide l’eau pour qu’elle forme des structures en réseau », explique Qin. «L’eau agit davantage comme un matériau solide et rend la transition de rigidité entre le graphène et la membrane moins abrupte. Nous pensons que cela facilite le passage de la chaleur du graphène vers la membrane ».

Le groupe a fait varier l’épaisseur de la couche d’eau intermédiaire dans les simulations et a constaté qu’une couche d’eau d’un nanomètre de large contribuait à dissiper la chaleur de manière très efficace. En ce qui concerne la puissance appliquée au système, ils ont calculé qu’une puissance d’environ un mégawatt par mètre carré, appliquée en minuscules salves de microsecondes, était la puissance maximale qui pouvait être appliquée à l’interface sans surchauffer la membrane cellulaire.

“High-performance printable 2.4 GHz graphene based antenna using water-transferring technology”. Août 2019. [183] 

Les feuilles de graphène exfoliées en phase liquide sont des candidats prometteurs pour l’impression électronique. Nous présentons ici une antenne imprimée à base de graphène à 2,4 GHz très performante. L’encre conductrice de graphène préparée à l’aide du processus d’exfoliation en phase liquide est imprimée sur un papier transférable à l’eau à l’aide de la technique d’impression par lame, qui est ensuite modelée en tant qu’antenne dipôle et transférée sur un substrat cible. L’antenne dipôle fabriquée (43 × 3 mm), qui présente les diagrammes de rayonnement typiques d’une antenne dipôle idéale, atteint une largeur de bande de -10 dB de 8,9 % et un gain maximal de 0,7 dBi. Les antennes imprimées en graphène satisfont aux exigences de l’Internet des objets et suggèrent qu’il est possible de remplacer les antennes métalliques conventionnelles dans ces applications.

“Graphene Based Circular Shaped Micro Strip Patch Antenna Array for 2.45 GHz ISM Band Application”. Septembre 2020. [187]

Cet article présente un réseau d’antennes patch circulaires en microruban basées sur le graphène. Tout d’abord, un patch circulaire unique résonnant à 2,45 GHz est conçu dans HFSS, puis un réseau 1 × 2 et un réseau 1 × 4 sont développés afin d’améliorer le gain. Le patch et les réseaux conçus sont fabriqués en utilisant du cuivre et du graphène et les paramètres de l’antenne sont mesurés et comparés. Ce travail de recherche se concentre principalement sur deux choses : l’une est d’améliorer le gain en développant un réseau et l’autre est de développer un réseau d’antennes en graphène en utilisant une méthode d’impression simple et peu coûteuse. Ces deux objectifs sont atteints, puisque le gain est amélioré d’environ 5 dB pour un réseau 1 × 4 par rapport à un patch unique. L’antenne en graphène est fabriquée et testée pour ses performances et s’avère fonctionner parfaitement en tant qu’antenne dans la bande ISM.

“Gradient-Reduced Graphene Oxide Aerogel with Ultrabroadband Absorption from Microwave to Terahertz Bands”. Février 2023. [188]

Les absorbeurs électromagnétiques (EM) à bande ultra large, en particulier ceux qui couvrent les bandes micro-ondes à térahertz (THz), sont recherchés de toute urgence dans les applications multispectrales telles que la communication 6G, la furtivité des radars, la télédétection atmosphérique et la radioastronomie. Nous démontrons ici que les aérogels d’oxyde de Graphène réduits chimiquement peuvent être conçus comme un excellent absorbeur présentant les caractéristiques suivantes : bande ultralarge, légèreté, compressibilité et résistance aux températures élevées. 

Cet absorbeur pyramidal non magnétique présente une largeur de bande d’absorption qualifiée remarquablement large de 4,7 GHz à 4 THz, avec une perte de réflexion ≤ -20 dB dans les micro-ondes et ≤ -40 dB dans la bande THz. En particulier, une intensité d’absorption moyenne sans précédent de -53,9 dB (absorptivité supérieure à 99,999 %) est obtenue dans la gamme de fréquences allant de 0,5 à 4 THz. Nous démontrons expérimentalement que la macrostructure à gradient et la microstructure poreuse sont à la base de l’adaptation continue de l’impédance dans une gamme de fréquences aussi large, couvrant environ 3 ordres de grandeur, et conduisent à une forte absorption électromagnétique consécutive, des micro-ondes aux térahertz. Nous pensons que cet absorbeur offrira des applications multifonctionnelles et multispectrales dans de nombreux domaines scientifiques et technologiques.

“Review of graphene for the generation, manipulation, and detection of electromagnetic fields from microwave to terahertz”.Mars 2022. [190]

Le graphène a suscité une attention considérable depuis la découverte de ses propriétés sans précédent, notamment ses propriétés électroniques et optiques extraordinaires et accordables. En particulier, les applications dans le spectre de fréquences des micro-ondes aux térahertz peuvent bénéficier de la conductivité électrique élevée du graphène, de sa flexibilité et de sa robustesse mécaniques, de sa transparence, de sa capacité à supporter les polaritons de surface-plasmon et de la possibilité d’un accord dynamique avec un courant direct vers des sources lumineuses.

“Review on recent origami inspired antennas from microwave to terahertz regime”. [177]

La technologie de l’origami est prometteuse pour le développement d’antennes fonctionnant dans le régime des micro-ondes et des térahertz. Cette étude résume les avancées récentes dans le domaine des antennes en origami et de leur construction en ce qui concerne la fréquence, les motifs et les capacités de commutation de polarisation pour la bande de fréquences des micro-ondes. 

Cependant, les antennes origami présentent certains défis liés à la stabilité, à la robustesse et à l’auto-déploiement, qui doivent être relevés pour concevoir des antennes origami déployables plus pratiques dans la bande de fréquences des micro-ondes. Dans cette étude, nous avons expliqué le principe de conception de diverses antennes origami reconfigurables. Les matériaux diélectriques et conducteurs des antennes d’origami précédentes sont examinés et fournissent les matériaux de promission pour satisfaire à la fois la facilité de transformation et la grande robustesse des antennes d’origami. En outre, divers actionneurs sont examinés afin d’ouvrir la voie à l’application pratique. 

La technologie de l’origami a également été employée pour des antennes à l’échelle nanométrique fonctionnant dans le régime térahertz et optique pour plusieurs applications, y compris la détection de molécules uniques et la récolte de lumière artificielle. Bien que les molécules d’ADN fournissent un échafaudage pour les antennes d’origami à l’échelle nanométrique, plusieurs problèmes doivent être résolus pour développer des antennes d’origami à l’échelle nanométrique plus avancées dans le régime térahertz. Les problèmes les plus urgents sont le coût élevé de l’ADN et la probabilité de taux d’erreur élevés dans la fabrication de l’auto-assemblage.

“Design of Graphene-Based Tunable Plasmonic Antenna for Multiband Terahertz Application Systems”.  Décembre 2023. [182] 

Cet article présente une technique systématique pour concevoir une nouvelle antenne plasmonique multibande basée sur le Graphène avec un substrat diélectrique en nitrure de silicium (SiO3N4) dans les fréquences de la bande Térahertz. Des valeurs de conductivité plus élevées sont trouvées dans les gammes 1-5 THz lorsque les valeurs de conductivité du graphène sont mesurées à ces fréquences de bande.

“Stretchable graphene–hydrogel interfaces for wearable and implantable bioelectronics”. [133] 

Des conducteurs souples, extensibles et biocompatibles sont nécessaires pour l’électronique sur la peau et l’électronique implantable. Le graphène induit par laser peut offrir des propriétés physiques et chimiques réglables et est particulièrement utile pour le développement d’une bioélectronique extensible multifonctionnelle intégrée de manière monolithique. Cependant, la fabrication de nanocomposites à base de graphène induit par laser avec des caractéristiques fines et des performances extensibles reste un défi. Nous présentons ici un nanocomposite conducteur élastique mince formé par transfert cryogénique de graphène induit par laser sur un film d’hydrogel. 

L’atmosphère à basse température améliore la liaison interfaciale entre le graphène poreux défectueux et l’eau cristallisée dans l’hydrogel. En utilisant l’hydrogel comme interface de dissipation d’énergie et comme chemin électrique hors plan, des fissures continuellement déviées peuvent être induites dans le graphène induit par laser, ce qui permet de multiplier par plus de cinq l’extensibilité intrinsèque. Nous utilisons cette approche pour créer des capteurs portables multifonctionnels pour la surveillance de la peau et des patchs cardiaques pour la détection in vivo.

“Carbon Nanotubes and Graphene Nanoribbons for Terahertz Applications”. 2016. [129]

Nous discutons de l’utilisation de matériaux en carbone de taille nanométrique pour l’électromagnétisme et l’électronique dans la gamme des térahertz. Le comportement fascinant des nano-tubes de carbone et des nano-rubans de graphène suggère d’utiliser ces matériaux innovants pour des applications dans la gamme THz, par exemple pour fabriquer des émetteurs, des détecteurs, des antennes et des interconnexions. Dans ce chapitre, nous étudions les principaux phénomènes à contrôler en vue des applications THz susmentionnées : résonances plasmoniques, effet tunnel et transitions interbandes.

“UCLA Engineers Develop Terahertz Imaging System Capable of Capturing Real-Time, 3D Multi-Spectral Images for the First Time”. [57]

L’étude, publiée en janvier 2024, est intitulée “Plasmonic photoconductive terahertz focal-plane array with pixel super-resolution”. [50] 

Une équipe de recherche dirigée par Mona Jarrahi et Aydogan Ozcan, tous deux professeurs d’ingénierie électrique et informatique à la Samueli School of Engineering de l’UCLA, a inventé un nouveau réseau de plans focaux térahertz pour résoudre ce problème. En éliminant le besoin de balayage de trame, qui capture et affiche une image point par point, l’équipe de recherche est en mesure d’accélérer l’imagerie plus de 1000 fois plus vite que les systèmes actuels. 

Le nouveau réseau constitue le premier système d’imagerie térahertz connu qui soit suffisamment rapide pour capturer des vidéos et fournir des images multispectrales 3D en temps réel tout en conservant un rapport signal/bruit élevé.

L’étude de l’UCLA décrit le nouveau réseau de plans focaux, qui consiste à intégrer 283 500 nanoantennes dans un espace plus petit que la taille d’une graine de sésame typique. Le réseau est capable de fournir des distributions spatiales d’amplitude et de phase, ainsi que les données temporelles et spectrales d’un objet imagé directement, évitant ainsi la nécessité d’un balayage de trame. L’équipe a également utilisé un réseau neuronal formé par apprentissage automatique pour améliorer la résolution des images capturées en temps réel.

“Recording Spikes Activity in Cultured Hippocampal Neurons Using Flexible or Transparent Graphene Transistors”. Août 2017. [184]

Nous démontrons la détection in vitro de l’activité spontanée des neurones hippocampiques cultivés in-situ sur les capteurs en graphène pendant plusieurs semaines dans une chambre fluidique (en polydimethylsiloxane) de taille millimétrique (8 mm de large). Ces résultats constituent une avancée vers la réalisation de dispositifs biocompatibles pour la détection spatio-temporelle fiable et élevée de l’activité neuronale pour des applications in vitro et in vivo…. 

Afin de détecter les faibles changements transitoires de potentiel extracellulaire associés aux pointes neurales (~10 μV), les zones d’électrodes S doivent être typiquement d’environ 2-50 μm de diamètre et sont donc beaucoup plus grandes que les neurones uniques (à savoir, environ 1 μm pour les neurites (axones et dendrites) et 10 μm et le soma ou péricaryon).

“Graphene transistors for interfacing with cells: towards a deeper understanding of liquid gating and sensitivity”. Juillet 2017. [178]

Chaque plaquette (de 10 cm) se compose de 52 chips avec des dispositions différentes. Les puces sont conçues et fabriquées pour mesurer et suivre la propagation des signaux électriques extracellulaires à travers la couche cellulaire. Chaque chip fait 200 microns.

“Is Graphene Shortening the Path toward Spinal Cord Regeneration?”. Août 2022.  [102]

Le nombre limité d’études axées sur l’interface entre les cellules souches et les nanofeuillets de graphène, ou de l’oxyde de graphène réduit, peut être associé au risque plus élevé de générer des interactions cellule-nanomatériau instables en raison des profils hydrophobes de ces matériaux à base de graphène et de leur tendance à s’agréger dans des solutions aqueuses. Néanmoins, Akhavan et ses collègues ont testé les effets des nanofeuillets d’oxyde de graphène réduit sur la viabilité des cellules souches mésenchymateuses humaines, en comparant leur performance avec celle de l’oxyde de graphène et d’autres structures à base de graphène comme les nanorubans d’oxyde de graphène réduit à couche unique et les nanoplatelets d’oxyde de graphène réduit. 

Les résultats ont révélé que pour une période d’exposition de 24 heures, contrairement aux nanorubans et aux nanoplaquettes d’oxyde de graphène réduit, ni les nanoplaquettes d’oxyde de graphène réduit ni celles d’oxyde de graphène n’ont induit de génotoxicité dans les cellules souches mésenchymateuses, indépendamment de la taille et de la concentration des nanoplaquettes. Au contraire, bien que l’oxyde de graphène se soit révélé ∼30% moins cytotoxique que l’oxyde de graphène réduit, les deux matériaux à base de graphène ont déclenché des mécanismes de stress oxydatif de manière dépendante de la taille et de la concentration, l’intégrité de la membrane cellulaire étant légèrement affectée par l’oxyde de graphène réduit à des concentrations élevées (100 μg/mL). Il est intéressant de noter que les nanofeuillets d’oxyde de graphène dont la taille est supérieure à 20 nm présentent des niveaux élevés de cytocompatibilité avec les cellules souches.

“Three-dimensional graphene foam as a biocompatible and conductive scaffold for neural stem cells”. 2013. [103]

La porosité des mousses de Graphène tridimensionnelle a été déterminée comme étant de 99,5 ± 0,2 % et avait une taille de pore de 100-300 μm, tandis que la largeur du squelette de graphène était d’environ 100-200 μm. La surface des mousses de Graphène tridimensionnelle était couverte de nombreuses ondulations et rides à l’échelle micro et nano-métrique.

“Flexible Neural Electrode Array Based-on Porous Graphene for Cortical Microstimulation and Sensing”. Septembre 2016. [110]

En résumé, les réseaux d’électrodes flexibles en graphène poreux présentés dans cet article pourraient constituer un outil puissant pour la recherche en neurosciences, en particulier pour la microstimulation électrique et les applications de cartographie corticale spatio-temporelle à haute densité. La capacité d’injection de charge élevée et l’absence de délamination et de dégradation des électrodes en graphène poreux peuvent ouvrir de nouvelles voies pour les interfaces cerveau-ordinateur basées sur une stimulation corticale peu invasive. L’élimination des électrodes profondes pourrait améliorer l’efficacité des traitements cliniques, tels que la stimulation cérébrale profonde pour la maladie de Parkinson et la neurostimulation réactive pour l’épilepsie.

“Advances in photobiomodulation for cognitive improvement by near-infrared derived multiple strategies”. [113]

Cette étude se concentre sur la photobiomodulation basée sur le proche infrarouge, y compris la photobiomodulation directe et la photobiomodulation indirecte médiée par des nanoparticules photosensibles, dans l’amélioration de la fonction cognitive affectée par diverses maladies neurologiques aux niveaux préclinique et clinique. Cette étude examine les mécanismes sous-jacents de la modulation des neurones et des réseaux neuronaux par la photobiomodulation et aborde les avantages, les inconvénients et les applications potentielles de la photobiomodulation seule ou en combinaison avec des nanomatériaux photosensibles.

Les sociétés industrielles et l’Union Internationale des Télécommunications, un pseudopode de l’ONU, l’Organisation pour le Nivellement Universel, devraient entamer les premières discussions sur la normalisation de la 6G cette année – en 2024.

Il est à noter, d’ailleurs, que l’un des acteurs, à l’ONU, de ce nivellement universel par les nano-technologies de la communication, n’est autre que l’abominable terroriste Maoïste, Tedros Adhanom Ghebreyesu, le chef de l’Organisation pour le Massacre Sanitaire – et l’homme de paille de Bill Gates et du Parti Bolchévique Chinois.

Sur le plan Européen, la Commission Européenne a lancé le “Projet Hexa-X” [70] – pour la recherche et le développement de la 6G. Dans ce projet, 22 entreprises, dirigées par Nokia, travaillent dans le but de faire de la 6G un élément indispensable de notre société.  

Hexa-X se présente comme tel: “Un porte-drapeau pour la vision de la 6G et un tissu intelligent d’outils technologiques reliant les mondes humain, physique et numérique”.

La page d’accueil d’Hexa-X explique, entre autres, les objectifs de la 6G. On peut y lire : « En 2030 et au-delà, l’Europe et le monde seront confrontés à des opportunités et à des défis de croissance et de durabilité d’une ampleur considérable ; il sera essentiel de s’attaquer de manière proactive aux questions de l’efficacité de l’accord vert, de l’inclusion numérique et de l’assurance de la santé et de la sécurité dans un monde post-pandémique. Une vision puissante est nécessaire pour relier les mondes physique, numérique et humain, fermement ancrée dans la technologie sans fil et la recherche architecturale du futur. La vision Hexa-X appelle à un tissu x-enabler d’intelligence connectée, de réseaux de réseaux, de durabilité, de couverture de service mondiale, d’expérience extrême et de confiance….

Le changement climatique, les pandémies, […] ainsi que la méfiance et les menaces pour la démocratie sont quelques-uns des défis sociétaux sans précédent de notre époque. Les réseaux sans fil, qui sont l’élément central d’une société numérisée, doivent refléter ces besoins complexes […] et fournir de manière proactive des solutions numériques durables […]. »

Pourquoi Nokia en responsabilité? Lors du Forum de Davos, en janvier 2023, Pekka Lundmark, le PDG de Nokia, [69] est parti du principe que d’ici 2030 environ, les appareils de télécommunication comme les smartphones seront directement intégrés dans notre corps. Des capteurs intégrés surveilleront également notre corps et transmettront directement les résultats. 

Quant au groupe chinois Huawei, il définit la 6G comme un réseau neuronal. Les réseaux neuronaux stimulent, sur l’ordinateur, des structures qui ressemblent au cerveau, afin de relier l’homme au monde informatique et d’inaugurer une ère dans laquelle tout est saisi et connecté.

Ainsi que je l’ai maintes fois répété dans ce dossier, la 6G ne peut pas se développer sans le Graphène. J’invite, ainsi, les lecteurs à consulter les diverses informations suivantes – très éclairantes:

En décembre 2023, le Graphene Flagship publiait un communiqué: “Le Graphène va-t-il révolutionner le traitement des données?” lors du lancement du projet Européen GATEPOST : Huit partenaires de toute l’Europe ont uni leurs forces pour rendre l’internet des objets (IoT) plus sûr et permettre les futures applications 5G / 6G. [68] 

Pour réaliser le potentiel de l’Internet des Objets et des applications 5G/6G, il est nécessaire de disposer d’une informatique à haute performance et à faible consommation d’énergie. Des solutions de sécurité fiables seront également essentielles pour lutter contre le nombre croissant de cyberattaques. Les solutions existantes ne peuvent pas répondre à ces nouvelles exigences, car elles ont tendance à être à la traîne en termes de performances, de latence et de coûts opérationnels. C’est là qu’intervient le projet GATEPOST, financé par l’Union européenne, qui révolutionne l’informatique et la sécurité grâce à une approche révolutionnaire basée sur le Graphène. Le Graphène est une fine couche bidimensionnelle d’atomes de carbone disposés selon un réseau hexagonal. Il s’agit d’un matériau très fin qui peut être utilisé, par exemple, comme conducteur flexible dans l’électronique.

Le 17 décembre 2021, Orange titrait “Le graphène, un accélérateur d’innovation pour l’optoélectronique de demain”. “Les propriétés de ce “matériau miracle” devraient permettre d’optimiser les réseaux très haut débit et soutenir le déploiement des nouvelles générations de réseaux de téléphonie mobile, en favorisant la mise au point de systèmes de communication optique haute performance”. 

« L’industrie biomédicale s’intéresse par exemple au graphène pour la délivrance ciblée de médicaments ou la fabrication de biocapteurs ultrasensibles et d’implants cérébraux profonds. Dans l’aéronautique, il permet déjà de produire des pièces d’avion plus fines et plus légères et, bientôt, favorisera la construction d’avions plus sûrs grâce à des technologies inédites, comme les systèmes de protection contre la glace ou la foudre Dans les télécommunications, les technologies optoélectroniques basées sur le graphène devraient permettre la mise au point de systèmes de communication optique haute performance offrant une meilleure efficacité énergétique. Avec à la clé une optimisation des réseaux de fibre optique et le déploiement de nouvelles générations de réseaux de téléphonie mobile, comme la 6G ».

En 2020, le CNRS publiait un article stipulant: «Seconde piste : développer de nouveaux matériaux. C’est la voie suivie notamment par Juliette Mangeney et son équipe. En 2014, la chercheuse a réussi à générer un rayonnement à partir d’un matériau innovant bien connu, le graphène, excité par des impulsions optiques ultracourtes. « Un premier pas important vers la mise au point d’un laser THz à la fois très compact et puissant, la source qui nous manque encore aujourd’hui», souligne Juliette Mangeney. Récemment, la physicienne a vu son projet sélectionner par le Conseil européen de la recherche. Objectif : réaliser d’ici cinq ans un laser à base de graphène et démontrer son intérêt pour les télécoms et la sécurité. Vous n’avez pas fini d’entendre parler des rayons T !». [548] 

En mai 2021, Peter Harrop, le directeur d’IDTechEx, publiait un article intitulé “Le Graphène pour les communications en 6 G” [549]:  

«Les communications 6G ont besoin de graphène. La 6G sera initialement lancée à quelques centaines de GHz où plusieurs technologies de diodes et de transistors sont disponibles en laboratoire, mais les choses se corsent lorsque la 6G de deuxième génération fonctionne à environ 1THz pour obtenir le meilleur temps de réponse, la meilleure capacité de données, le meilleur transfert de données et les autres avancées promises. Cela coïncidera avec l’ajout par la 6G des avantages promis aux utilisateurs, qui ne peuvent venir que de la gestion d’une puissance plus élevée. Les futures surfaces intelligentes réfléchissantes 6G RIS partout dans le monde feront plus qu’améliorer et rediriger les faisceaux, elles les amplifieront en rechargeant votre téléphone et en faisant fonctionner des appareils sans alimentation. La fabrication, la manipulation et l’utilisation des faisceaux bénéficient toutes potentiellement du graphène, l’opportunité totale du graphène étant dans le rapport IDTechEx, “Graphene Market & 2D Materials Assessment 2021-2031”.

L’électronique THz souhaitée devient nécessairement plus petite et plus fine. La densité de surface, la conduction thermique, la finesse et la conductivité électrique du graphène sont quelques-unes des raisons de son intérêt pour les communications 6G prévues. En effet, le graphène est un candidat à la fois pour les dispositifs actifs de la 6G et pour les métamatériaux essentiels à la fabrication des surfaces intelligentes permettant de faire passer les faibles faisceaux. La 6G ne peut réussir sans le déploiement à grande échelle de surfaces intelligentes reprogrammables RIS et celles-ci ne peuvent réussir que si elles sont fabriquées sous forme de métasurfaces permettant de collimater, de polariser et de rediriger les faisceaux à un prix abordable et sans électricité. Le graphisme sous-longueur d’onde et les dispositifs actifs intégrés sont tous deux des candidats pour le graphène. Voir le rapport IDTechEx ““6G Communications Reconfigurable Intelligent Surfaces Roadmap, Materials, Market 2021-2045”. 

Les nouvelles antennes plasmoniques à large bande passante sont intrinsèquement petites et fonctionnent efficacement à THz. Contrairement aux technologies électroniques et optiques qui reposent sur la conversion ascendante de signaux micro-ondes et ondes millimétriques ou la conversion descendante de signaux optiques, la génération directe de signaux THz est possible dans les dispositifs hybrides graphène/3-5 semi-conducteurs. L’efficacité augmente grâce à l’absence de perte d’énergie par les harmoniques. 100 fois plus petites que les antennes métalliques traditionnelles, elles s’encastrent facilement. Leur réponse en fréquence peut être reprogrammée électroniquement.»

Source: miwv.com/what-is-6g/

Pour ceux qui seraient enclins à plonger au coeur de toutes ces abominations nano-et nécro-technologiques, je vais présenter un certain nombre d’études publiées en relation avec toutes ces problématiques sus-citées.

Je vais, tout d’abord, présenter des informations sur la nature de la 6G, à savoir les bandes de fréquence Térahertz… et leurs relations avec le Graphène en tant que fondement des nouvelles technologies fonctionnant avec le système Térahertz. Ensuite, j’aborderai, avec des études ad hoc, le magnétisme du couple Graphène/Térahertz et les impacts délétères des bandes Térahertz sur l’organisme humain. 

Source: https://file.techscience.com/ueditor/files/TSP_CMC_66-3/TSP_CMC_13176/TSP_CMC_13176.pdf

“Graphene plasmonic nano-antenna for terahertz communication”. Mars 2022. [161]

Etudes du Professeur Ian F. Akyildiz.  L’antenne nano patch en graphène conçue offre un gain de 3,52 dB à la fréquence de 30 THz, ce qui convient à la communication térahertz. Il est démontré que l’antenne nano patch en graphène résonne à des fréquences multiples en faisant varier le potentiel chimique et trois fréquences de résonance 30, 115, 176 THz avec de bonnes caractéristiques sont observées à un potentiel chimique de 1,3 eV. Le gain de l’antenne patch en graphène est multiplié par trois environ en changeant la forme du patch, qui passe d’une forme carrée à une forme en L. 

“Nano-Sensor Modelling for Intra-Body Nano-Networks”. [77]

Selon Mik Andersen, cetté étude, de février 2021,  confirme, de nouveau, l’utilisation de la micro/nano-technologie pour la propagation d’ondes électromagnétiques «dans les tissus humains tels que le sang, la peau et la graisse. La gamme de fréquences du modèle est choisie entre 0,01 et 1,5 THz, ce qui est idéal pour la conception d’antennes de nano-capteurs et l’utilisation de la gamme THz pour la communication».  

Selon les auteurs: «Cet article guidera également les autres chercheurs qui travaillent sur les performances en matière de rayonnement électromagnétique des nano-réseaux intra-corporels et des nanocapteurs conçus dans la gamme THz.»

“Toward Location-aware In-body Terahertz”. Août 2022. [49] 

Les réseaux sans fil à l’échelle nanométrique devraient révolutionner toute une série de domaines, et des avancées significatives sont envisageables dans le domaine des soins de santé à l’intérieur du corps. Ces nanoréseaux seront constitués de nano-dispositifs collecteurs d’énergie circulant passivement dans le sang, prenant des mesures à certains endroits et communiquant les résultats à un réseau corporel plus puissant. 

Dans l’hypothèse d’une telle configuration et d’une nanocommunication électromagnétique dans les fréquences Térahertz (THz), nous proposons une architecture de réseau qui peut prendre en charge la localisation fine des nanonodes corporels collecteurs d’énergie, ainsi que leur communication bidirectionnelle avec le monde extérieur. 

Les principales nouveautés de notre proposition résident dans l’utilisation de paradigmes de nanocommunication sans fil basés sur la localisation et la radio de réveil (WuR), ainsi que de métamatériaux définis par logiciel (SDM), pour prendre en charge les fonctionnalités envisagées dans les nanoréseaux corporels à collecte d’énergie fonctionnant en THz. Nous soutenons qu’à un niveau élevé, l’architecture proposée peut gérer un grand nombre de nanonodes, tout en gérant simultanément une courte portée de propagation THz dans le corps et des nanonodes très contraints.

“Energy harvesting based WBANs: EH optimization methods”. 2019. [81]

L’efficacité énergétique est donc l’un des principaux aspects à prendre en considération avant de concevoir une solution WBAN, car le remplacement des piles peut s’avérer très difficile, en particulier lorsque les capteurs sont implantés à l’intérieur du corps humain. Pour cette raison, plusieurs projets de recherche ont été menés sur l’adoption de schémas de récolte d’énergie, qui visent à collecter l’énergie de plusieurs sources entourant le corps humain (soleil, chaleur du corps, mouvements, battements de cœur, rayonnement RF…) et à la transformer en énergie électrique pour alimenter les nœuds d’un WBAN. Néanmoins, cette énergie récoltée doit également être mieux exploitée, étant donné la nature de la variation temporelle de ces sources alternatives. L’objectif de cet article est de présenter une vue d’ensemble des schémas de récolte d’énergie, ainsi que des méthodes dans la littérature se concentrant sur l’optimisation de l’exploitation de l’énergie récoltée dans un WBAN, par le biais de Mac, de routage ou de protocoles de couche physique.

“Macroscopic weavable fibers of carbon nanotubes with giant thermoelectric power factor”. Août 2021. [15] 

Nous fabriquons un générateur thermoélectrique textile basé sur ces fibres de nanotubes de carbone, qui démontre des performances thermoélectriques élevées, la possibilité d’être tissé et l’extensibilité. Le facteur de puissance géant que nous observons fait de ces fibres des candidats de choix pour le domaine émergent du refroidissement thermoélectrique actif, qui nécessite un facteur de puissance thermoélectrique élevé et une grande conductivité thermique en même temps.

“Sustainable production of highly conductive multilayer graphene ink for wireless connectivity and IoT applications”. Décembre 2018. [132]

L’électronique imprimée constitue une percée dans la pénétration des technologies de l’information dans la vie quotidienne. La possibilité d’imprimer des circuits électroniques favorisera la diffusion des applications de l’internet des objets. Les encres à base de graphène ont une chance de dominer cette technologie, car elles peuvent potentiellement être peu coûteuses et appliquées directement sur des matériaux tels que le textile et le papier.

L’impression avec notre encre permet d’obtenir des dispositifs à très haute conductivité (7,13 × 104 S m-1), ce qui nous permet de produire des antennes de connectivité sans fil opérationnelles de MHz à des dizaines de GHz, qui peuvent être utilisées pour la communication de données sans fil et la collecte d’énergie, ce qui nous rapproche de l’utilisation omniprésente de la technologie du graphène imprimé pour ce type d’application

“Emergent high conductivity in size-selected graphene networks”. Janvier 2024.  [131]

Selon une revue de presse. [128] Des chercheurs de l’université du Sussex et de l’université de Brighton ont présenté leurs récents travaux sur la capture thermoélectrique, utilisant des feuilles de graphène hautement conductrices, qui visent à améliorer les technologies de capture et de conversion de la chaleur en électricité et à lever les obstacles qui se dressent devant ces méthodes.

Cette étude a conduit le groupe à conclure que, là où l’on aurait pu s’attendre à ce que des couches denses de feuilles de graphène correspondent à un meilleur transport électrique, des couches moins nombreuses fonctionnaient mieux malgré le plus grand nombre de jonctions entre les feuilles de graphène.

Le groupe a mis au point un revêtement imprimable à base de Graphène pour exploiter la capture thermoélectrique, permettant le recyclage de la chaleur perdue en énergie électrique. Le revêtement est imprimé sous la forme d’un patch ou d’un tampon qui peut ensuite être appliqué sur la surface chauffante. Lorsque l’environnement ambiant est plus froid, les électrons s’éloignent de la source de chaleur et se déplacent vers le froid, générant une activité électrique qui est conduite à travers les nanofeuilles. Ce système de transport thermoélectrique pourrait être connecté à une banque d’énergie externe pour charger une batterie ou alimenter directement un autre appareil.

Il existe déjà des matériaux thermoélectriques capables de convertir la chaleur en énergie électrique, mais ils sont généralement fabriqués à partir de cristaux synthétiques coûteux qu’il est difficile d’intégrer dans des structures variées.

Sean Ogilvie, chargé de recherche en physique des matériaux et auteur correspondant de l’article, a déclaré : « Nous disposons potentiellement d’un moyen simple et très efficace d’optimiser la capture thermoélectrique dans les véhicules, les appareils, les maisons et même les personnes ! Il n’est pas déraisonnable d’imaginer comment la chaleur corporelle d’une personne pourrait être captée et convertie en électricité pour alimenter un téléphone, par exemple. À notre connaissance, il n’existe pas d’autres revêtements de capture de la chaleur commercialement viables et évolutifs, qui puissent être imprimés pour un revêtement direct ou en tant que couche flexible. Nous pensons que notre approche est une voie viable vers des thermoélectriques imprimables, pratiques et évolutifs pour des applications polyvalentes ».

“Nanoporous graphene-based thin-film microelectrodes for in vivo high-resolution neural recording and stimulation”. [72] 

Ce travail présente une technologie de couche mince à base de graphène nanoporeux et son ingénierie pour former des interfaces neuronales flexibles. La technologie développée permet la fabrication de petites microélectrodes (25 µm de diamètre) tout en obtenant une faible impédance (∼25 kΩ) et une injection de charge élevée (3-5 mC cm-2).

Selon l’Université de Barcelone. [92] Une nouvelle technologie implantable à base de graphène ouvre la voie à des applications thérapeutiques de haute précision

Après des années de recherche dans le cadre du projet européen Graphene Flagship, ICN2, en collaboration avec l’université de Manchester (Royaume-Uni), a mené le développement d’EGNITE (Engineered Graphene for Neural Interfaces), un nouveau type de neuro-technologie implantable flexible, de haute résolution et de haute précision, basée sur le graphène. Les résultats publiés aujourd’hui dans Nature Neurotechnology visent à apporter des technologies innovantes au domaine fructueux de la neuroélectronique et des interfaces cerveau-ordinateur.

EGNITE s’appuie sur la vaste expérience des inventeurs en matière de fabrication et d’application médicale des nanomatériaux de carbone. Cette technologie innovante basée sur le Graphène nanoporeux intègre les processus de fabrication standard de l’industrie des semi-conducteurs pour créer des microélectrodes de graphène d’un diamètre de 25 µm seulement, qui présentent une faible impédance et une forte injection de charge, attributs essentiels pour des interfaces neuronales souples et efficaces.

“The potential of graphene coatings as neural interfaces”. Janvier 2024. [93] 

Cette étude explore l’état actuel des connaissances sur les revêtements de graphène produits par dépôt chimique en phase vapeur (CVD) et appliqués comme interfaces neuronales, en détaillant les propriétés clés requises pour concevoir une interface capab

le d’interagir physiologiquement avec les cellules neuronales. Les interfaces sont classées en substrats et en échafaudages pour différencier les environnements planaires et tridimensionnels où les cellules peuvent adhérer et proliférer. Le rôle de caractéristiques spécifiques telles que les propriétés mécaniques, la porosité et la mouillabilité est étudié. 

Nous présentons également les applications spécifiques de l’interface cerveau où le graphène CVD a ouvert la voie à des avancées révolutionnaires dans le domaine de la biomédecine. De futures études sur les effets à long terme des matériaux à base de graphène in vivo permettront de découvrir d’autres applications neurologiques potentiellement perturbatrices.

“Characterization of the Coupling between Out-of-Plane Graphene and Electrogenic Cells”. Août 2020. [27

Ici, les propriétés physiques sans précédent d’un matériau à base de carbone, c’est-à-dire le graphène, sont exploitées pour créer des morphologies hors plan : 1) morphologie de graphène flou 3D à une ou quelques couches. 2) Du graphène flou 3D à une ou quelques couches sur un gabarit de nanofil de Si effondré. 3) graphène flou 3D à une ou quelques couches sur un gabarit de nanofil de Si non effondré. Ces matériaux sont synthétisés et interfacés avec des cellules de type cardiomyocyte en se concentrant sur la caractérisation de l’arrangement cytosquelettique ainsi que sur les processus d’enveloppement de la membrane régulés par les protéines endocytiques. Enfin, des conditions majeures sont trouvées pour promouvoir un couplage étroit avec le dispositif et finalement une pénétration intracellulaire spontanée.

“Multiwideband Terahertz Communications Via Tunable Graphene-Based Metasurfaces in 6G Networks: Graphene Enables Ultimate Multiwideband THz Wavefront Control”. Juin 2022. [27]

Selon le résumé. La prochaine génération de réseaux sans fil devrait exploiter la bande des térahertz (THz) (0,1-10 THz) pour répondre aux exigences extrêmes des applications futures en matière de latence et de densité de la bande passante. Toutefois, le développement de systèmes dans cette bande est difficile car les ondes THz sont confrontées à de graves pertes d’étalement et de pénétration, ainsi qu’à l’absorption moléculaire, ce qui entraîne de fortes exigences en matière de ligne de visée par le biais d’antennes très directives….

Dans cet article, la pertinence du paradigme des “surfaces intelligentes reconfigurables” dans les scénarios THz intérieurs pour la 6G est évaluée sur la base de l’analyse de “surfaces intelligentes reconfigurables” accordable à base de graphène qui peut fonctionner dans de multiples fenêtres de transparence à large bande. Une mise en œuvre possible de telles “surfaces intelligentes reconfigurables” est fournie et évaluée numériquement à 0,65/0,85/1,05 THz séparément, démontrant que l’orientation du faisceau et d’autres fonctionnalités pertinentes sont réalisables avec d’excellentes performances. 

Enfin, les défis associés à la conception et à la fabrication de “surfaces intelligentes reconfigurables” multibande à base de graphène sont discutés, ouvrant la voie au contrôle simultané de plusieurs bandes THz dans le contexte des réseaux 6G.  

Ces dernières années ont été marquées par l’arrivée de la cinquième génération (5G) de systèmes de communication mobile et sans fil, avec une pléthore de technologies promettant de relever les défis actuels en matière de débit de données, de latence ou de densité. Cependant, alors que les réseaux 5G sont en cours de déploiement, la sixième génération (6G) fait déjà l’objet d’un développement intensif visant à continuer à satisfaire les demandes de communication toujours croissantes de la société et de l’industrie. 

Dans ce contexte, il a été déclaré que les réseaux 6G peuvent augmenter le débit de données de 10 à 50 fois, l’efficacité du réseau de 10 à 100 fois, la capacité du trafic de zone de 100 fois, tout en réduisant la latence de 10 à 100 fois par rapport aux réseaux 5G. [19].

Alors que la 5G a exploité la bande mmWave (10-100 GHz) pour lutter contre la pénurie de spectre, on s’attend à ce que les réseaux 6G doivent entrer dans la bande Terahertz (0,1-1 THz) pour continuer à augmenter la capacité et à réduire la latence grâce à l’exploitation de sa bande passante ultra-large et au petit facteur de forme de ses antennes. 

Dans cette direction, les communications dans la bande THz permettront aux réseaux actuels d’atteindre des endroits sans précédent, en les reliant à des nano-réseaux à l’intérieur du corps humain ou à des réseaux dans l’espace aérien composés de plateformes à haute altitude ou d’essaims de satellites. 

Ainsi, la 6G devrait jouer un rôle clé dans les transports (conduite entièrement automatisée), les expériences immersives (réalité virtuelle et augmentée, internet tactile, streaming UHD) ou la médecine (chirurgie robotique, santé en ligne), pour ne citer que quelques exemples.

… La vision présentée dans cet article est celle d’une surface intelligente reconfigurable multibande basé sur la métasurface, c’est-à-dire un dispositif unique capable de contrôler l’amplitude, la direction et la forme des faisceaux réfléchis dans plusieurs bandes THz non contiguës simultanément. Pour réaliser un telle surface intelligente reconfigurable, les cellules unitaires constitutives doivent être largement accordables pour fournir la réponse d’amplitude/phase requise dans les différentes bandes THz, pour lesquelles les mécanismes d’accord utilisés dans les basses fréquences sont lents, encombrants ou inefficaces [5]. 

Le graphène est un excellent candidat à cet effet grâce à ses propriétés optoélectroniques exceptionnelles, qui ouvrent la voie au développement de dispositifs ultrarapides et hautement intégrés qui fonctionnent naturellement dans la bande THz et dont la résonance peut être réglée dans une large gamme en ajustant simplement une tension de polarisation.

En annexe à cette étude fascinante de transparence. Il existe d’autres études portant sur les “surfaces intelligentes reconfigurables” à base de Graphène:

“Digital metasurface based on graphene: An application to beam steering in terahertz plasmonic antennas”. Métasurface numérique basée sur le graphène : application à l’orientation du faisceau dans les antennes plasmoniques térahertz. Juin 2019. [28]

Cet article associe les approches reconfigurables et numériques et présente une métasurface qui tire parti de la modulabilité du graphène pour orienter les faisceaux à des fréquences térahertz.

“Electrically tuneable terahertz metasurface enabled by a graphene/gold bilayer structure”. Métasurface térahertz accordable électriquement grâce à une structure bicouche graphène/or. Août 2022. [20]

Ici, nous incorporons du graphène dans une structure métamatérielle superposée bicouche graphène/or, qui permet un accord électrique efficace des ondes térahertz. Un absorbeur sélectif en fréquence à 0,2 THz est conçu et développé expérimentalement en utilisant cette approche de métamatériau bicouche graphène/or. Le dispositif démontre un accord d’amplitude de 16 dB à la résonance de 0,2 THz et une modulation à large bande de plus de 95 % à une tension de polarisation de seulement 6 V, tout en maintenant une performance de résonance de facteur de haute qualité de référence.

“Highly tunable hybrid metamaterials employing split-ring resonators strongly coupled to graphene surface plasmons”. Métamatériaux hybrides hautement accordables utilisant des résonateurs à anneau divisé fortement couplés aux plasmons de surface du graphène. 2015. [22]

“Ultra-compact integrated terahertz modulator based on a graphene metasurface”. Modulateur térahertz intégré ultra-compact basé sur une métasurface de graphène. 2021. [23]

“Highly efficient graphene terahertz modulator with tunable electromagnetically induced transparency-like transmission”. [21] Modulateur térahertz à graphène hautement efficace avec transmission accordable par transparence induite électromagnétiquement

“A Review of THz Modulators with Dynamic Tunable Metasurfaces”. Examen des modulateurs THz avec des métasurfaces accordables dynamiques. 2019. Il s’agit, avant tout, de modulateurs à base de Graphène. [24] 

“Terahertz binary coder based on graphene metasurface”. Codeur binaire térahertz basé sur une métasurface de graphène. Octobre 2021. [25]

“Reconfigurable Terahertz Microstrip Antenna for 6G Communication / Antenne en microruban reconfigurable pour les communications 6G”. Juillet 2023. [19]

Cette étude, de 2021, est intitulée “LiFi Through Intelligent Reflecting Surfaces: A New Frontier for 6G?”. [44] 

En exploitant la puissance de milliards d’appareils connectés, le futur Internet des objets devrait permettre la mise en place de services innovants et progressifs tels que la télé-médecine, la réalité étendue et la fabrication automatique de haute précision. Ces applications nécessitent une connectivité sans fil sans précédent, avec des indicateurs clés de performance spécifiques, notamment une vitesse de l’ordre du térabit par seconde, une fiabilité extrêmement élevée, une latence extrêmement faible et une grande efficacité énergétique, qui ne peuvent être pris en charge efficacement par les réseaux 5G. 

Pour répondre à ces exigences, la 6G devrait reposer sur une nouvelle architecture de couche physique qui intègre des bandes de lumière visible et sub-terahertz pour soutenir et compléter les communications par radiofréquence. La fidélité lumineuse (LiFi), qui offre une solution sans fil bidirectionnelle entièrement en réseau basée sur les communications par lumière visible a été identifiée comme un élément important de l’ébauche de la 6G, avec des prévisions selon lesquelles le marché de la LiFi atteindra 8 milliards d’euros d’ici 2030. La directionnalité et les courtes distances de déplacement des signaux lumineux permettent une densification extrême des cellules dans les communications intérieures, véhiculaires et sous-marines, offrant une connectivité sécurisée à haut débit. Elle est également considérée comme une technologie efficace en termes d’énergie et de coûts, car elle utilise l’infrastructure d’éclairage pour fournir une connectivité en plus de la fonctionnalité d’éclairage. Néanmoins, la capacité réalisable dans les systèmes LiFi est limitée par : 1) la largeur de bande de modulation des diodes électroluminescentes émettrices, et 2) la forte dépendance à la ligne de visée, ce qui signifie que la qualité du signal est influencée par le blocage de la liaison et l’orientation aléatoire du récepteur. L’utilisation de configurations à entrées multiples et à sorties multiples (MIMO) est une solution prometteuse pour surmonter ces limitations et augmenter les gains de capacité et de diversité du LiFi, bien que les performances puissent être entravées par la forte corrélation entre les sous-canaux spatiaux.

“Ultrafast Tunable Terahertz-to-Visible Light Conversion through Thermal Radiation from Graphene Metamaterials”. Avril 2023. [91] 

Plusieurs technologies, notamment la photodétection, l’imagerie et la communication de données, pourraient grandement bénéficier de la disponibilité d’une conversion rapide et contrôlable de la lumière térahertz (THz) en lumière visible. Nous démontrons ici que les propriétés exceptionnelles et la dynamique de la chaleur électronique dans le graphène permettent une conversion THz-visible, commutable à une échelle de temps inférieure à la nanoseconde. Nous montrons un rapport marche/arrêt accordable de plus de 30 pour la lumière visible émise, obtenu grâce à une commutation électrique utilisant une tension de grille de l’ordre de 1 V. Nous démontrons également qu’un métamatériau à grille et graphène conduit à une augmentation de la puissance émise induite par le THz dans le domaine visible de 2 ordres de grandeur. Les résultats expérimentaux sont en accord avec un modèle thermodynamique qui décrit le rayonnement du corps noir à partir du système électronique chauffé par l’absorption Drude intrabande de la lumière THz. Ces résultats ouvrent une voie prometteuse vers de nouvelles fonctionnalités des technologies optoélectroniques dans le régime THz.

Le professeur Harald Haas, directeur du LiFi Research and Development Centre de Strathclyde, a reçu une bourse de recherche Humboldt pour collaborer avec le professeur Robert Schober de la Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) en Allemagne. [49]

Le projet explorera également les communications térahertz sur des fréquences comprises entre 300 GHz et 10 THz, ainsi que les communications optiques sans fil, entre 10 THz et 1 PHz.

Les chercheurs examineront l’utilisation de surfaces intelligentes reconfigurables pour toutes les bandes de fréquences 6G potentielles. Les SIF sont des dispositifs électromagnétiques dont les caractéristiques sont contrôlables électroniquement et qui peuvent manipuler l’impact d’un signal entrant.

“6G and Beyond: The Future of Wireless Communications Systems”. Juillet 2020. [173]  

La technologie 6G et au-delà répondra aux exigences d’un monde entièrement connecté et fournira une connectivité sans fil omniprésente pour tous. Des solutions transformatrices devraient permettre d’accueillir un nombre croissant d’appareils et de services intelligents. Les principales avancées technologiques permettant d’atteindre les objectifs de connectivité dans le cadre de la 6G sont les suivantes : (i) un réseau fonctionnant dans la bande THz avec des ressources spectrales beaucoup plus larges, (ii) des environnements de communication intelligents qui permettent un environnement de propagation sans fil avec une transmission et une réception actives des signaux, (iii) une intelligence artificielle omniprésente, (iv) une automatisation des réseaux à grande échelle, (v) un frontal reconfigurable sur tout le spectre pour un accès dynamique au spectre, (vi) des communications ambiantes par rétrodiffusion pour des économies d’énergie, (vii) l’internet des objets spatiaux rendu possible par les CubeSats et les drones, et (viii) des réseaux de communication MIMO massifs sans cellule. Dans le présent document, les cas d’utilisation de ces techniques habilitantes ainsi que les avancées récentes sur des sujets connexes sont mis en évidence, les problèmes en suspens et les solutions possibles sont examinés, suivis d’un calendrier de développement décrivant les efforts déployés à l’échelle mondiale pour la réalisation de la 6G. Au-delà de la 6G, des technologies prometteuses en phase de démarrage, telles que l’internet des nano-choses, l’internet des bio-nano-choses et les communications quantiques, qui devraient avoir un impact considérable sur les communications sans fil, ont également été examinées en détail dans le présent document.

“Security Requirements and Challenges of 6G Technologies and Applications”. Mars 2022. [43]

Voilà comment une étude met, récemment, en exergue la nature de la 6G et les dangers afférents de piratage: 

Elle offrira une expérience significative à chacun en permettant une hyperconnectivité entre les personnes et les objets. 

En outre, elle devrait étendre les possibilités de communication mobile là où les générations précédentes n’auraient pas pu se développer. Plusieurs technologies potentielles devraient servir de base aux réseaux 6G. Il s’agit notamment de technologies actuelles et à venir telles que la cryptographie post-quantique, l’intelligence artificielle, l’apprentissage automatique, l’informatique périphérique améliorée, la communication moléculaire, le THz, la communication par lumière visible et les technologies de registre distribué telles que la chaîne de blocs (blockchain).

La technologie des réseaux sans fil de sixième génération (6G) devrait offrir une plus grande couverture, une moindre consommation d’énergie, un spectre complet et un meilleur rapport coût-efficacité, tout en améliorant la sécurité. Les réseaux 6G répondront à ces besoins en déployant de nouvelles technologies telles que les accès multiples, la conception des formes d’onde, les schémas de codage des canaux, le découpage du réseau, de nombreuses technologies d’antennes et l’informatique en nuage (cloud edge computing). 

La 6G entraîne quatre changements importants pour l’avenir. Premièrement, elle offre un réseau de communication intégré air-sol-espace-mer en déployant des réseaux terrestres et non terrestres. Deuxièmement, de nouvelles bandes radio amélioreront la capacité du trafic du réseau et la vitesse des données, y compris les ondes millimétriques (mm), les fréquences inférieures à 6 GHz, les térahertz (THz) et les communications optiques. Troisièmement, la 6G permettra une nouvelle génération d’applications et de services intelligents utilisant l’intelligence artificielle (IA) et les technologies big data en réponse aux ensembles de données massives générées par des réseaux hétérogènes avec différents scénarios de communication, de larges bandes passantes, un plus grand nombre d’antennes, et les nouvelles exigences des applications 6G. Quatrièmement, la sécurité des réseaux et la protection de la vie privée doivent être renforcées et améliorées pour les technologies et les applications de la 6G

“Magnetically Tunable Graphene-Based Terahertz Metasurface”. Janvier 2021. [26]

Le graphène est une plateforme prometteuse pour les dispositifs térahertz (THz) configurables en raison de sa reconfigurabilité, mais la plupart des recherches se concentrent sur son accordabilité électrique. Nous proposons ici une métasurface THz à base de graphène composée de réseaux de fils coupés en graphène pour la manipulation magnétique de l’onde THz. Lorsqu’un champ magnétostatique externe est appliqué, les courants de résonance des fils coupés en graphène peuvent être efficacement affectés par la force de Lorentz, ce qui conduit à un accord évident de la réponse de la métasurface. 

Les résultats simulés démontrent pleinement que les fréquences de résonance de la métasurface THz en graphène peuvent être efficacement modulées sous l’effet d’un champ magnétostatique vertical, ce qui permet de manipuler la transmittance et la phase de l’onde THz. En tant que nouvelle méthode de métasurface THz accordable, notre structure présente des applications prometteuses dans le régime THz, y compris les modulateurs THz ultracompacts et les capteurs de champ magnétique.

“Carbon-based ultrabroadband tunable terahertz metasurface absorber”. Janvier 2024.  [90]

Dans ce travail, une métasurface térahertz (THz) accordable sans métal est proposée, composée d’une alternance de graphite et de graphène, où le niveau de Fermi du graphène est ajusté en faisant varier la tension appliquée pour obtenir les caractéristiques d’absorption accordables à bande large. En particulier, lorsque le niveau de Fermi du graphène est de 1 eV, le coefficient d’absorption dépasse 90 % entre 7,24 et 16,23 THz et, surtout, la largeur de bande d’absorption atteint 8,99 THz.

“Strong transient magnetic fields induced by THz-driven plasmons in graphene disks”. Novembre 2023. [31] 

Selon le résumé. Nous utilisons ici des disques de graphène pour démontrer l’existence de champs magnétiques transitoires induits par la lumière à partir d’un courant circulaire plasmonique avec une efficacité extrêmement élevée. Le champ magnétique effectif à la fréquence de résonance plasmonique des disques de graphène (3,5 THz) est mis en évidence par une forte ( ~ 1°) rotation Faraday ultrarapide ( ~ 20 ps). Conformément aux mesures et simulations de référence, nous avons estimé que l’intensité du champ magnétique induit était de l’ordre de 0,7 T pour une fluence de pompe modérée d’environ 440 nJ cm-2.

Selon les commentaires de Science Daily dont le titre est “De minuscules électro-aimants en carbone ultra-mince. Lorsque des impulsions térahertz frappent des disques de graphène”. [37]

Le graphène, c’est-à-dire le carbone extrêmement fin, est considéré comme un véritable matériau miracle. Une équipe de recherche internationale vient d’ajouter une nouvelle facette à ses diverses propriétés grâce à de nouvelles expériences : 

Les experts ont envoyé de brèves impulsions térahertz sur des disques de graphène de la taille d’un micromètre, ce qui a brièvement transformé ces minuscules objets en aimants étonnamment puissants. Cette découverte pourrait s’avérer utile pour le développement de futurs commutateurs magnétiques et dispositifs de stockage.

À long terme, ces minuscules aimants pourraient même être utiles pour certaines technologies futures : Les disques de graphène pourraient effectuer des opérations de commutation magnétique extrêmement rapides et précises grâce aux flashs de rayonnement ultra-courts qui les génèrent.

Cela serait intéressant pour les technologies de stockage magnétique, par exemple, mais aussi pour ce que l’on appelle la spintronique, une forme d’électronique magnétique.

Selon le chercheur Stephan Winner: «Nous avons pu générer des champs magnétiques de l’ordre de 0,5 Tesla, soit environ dix mille fois le champ magnétique terrestre.» Durant 10 picosecondes, seulement.

“Terahertz routing with graphene magnetic metamaterials”. Juin 2020. [32]

Le graphène, qui est un réseau bidimensionnel d’atomes de carbone, est un candidat prometteur pour les métamatériaux térahertz actifs . La conductivité du graphène peut être décrite par la formule bien connue de Kubo. Selon cette formule, la partie réelle de la conductivité du graphène est négative aux fréquences térahertz. Ainsi, les plasmons de surface térahertz peuvent être excités dans le graphène. Lorsque les plasmons de surface sont excités, l’onde incidente est absorbée par le graphène. Cette propriété signifie que le graphène peut être utilisé pour concevoir des absorbeurs térahertz. Le graphène peut également trouver des applications dans les lasers à fibre ultrarapides en raison de la dynamique ultrarapide de ses porteurs et de la grande absorption de la lumière incidente par couche. Ces propriétés permettent de l’utiliser comme absorbeur saturable rapide pour le verrouillage de mode sur une large gamme spectrale. Avec les lasers à fibre à verrouillage de mode au graphène, les solitons dissipatifs vectoriels et d’autres phénomènes peuvent être confirmés.

“Magneto-tunable terahertz absorption in single-layer graphene: A general approach”. Juillet 2023. [39]

L’absorption térahertz (THz) anisotrope dans le graphène pourrait être modifiée de manière significative par l’application d’un champ magnétique statique sur ses électrons de Dirac 2D ultra-rapides. En général, en dérivant les coefficients de Fresnel généralisés pour le graphène monocouche sous champ magnétique appliqué, on obtient une absorption anisotrope relativement élevée pour la lumière entrante polarisée linéairement avec des angles de diffusion spécifiques. Nous prouvons également que l’absorption de lumière du graphène monocouche correspond bien à sa conductivité optique de surface en présence d’un champ magnétique statique. De plus, la conductivité du graphène dépendant de la température permet de montrer qu’une caractéristique d’absorption pas à pas apparaîtrait à très basse température. Nous pensons que ces propriétés peuvent être utilisées dans de nouvelles applications THz basées sur le graphène.

“Observation of Terahertz-Induced Magnetooscillations in Graphene”. Juillet 2020. [38] 

Nos observations élargissent la famille des phénomènes induits par les radiations dans le graphène, ouvrant la voie à de futures études sur le transport d’électrons hors équilibre.

“Tunable localized surface plasmon graphene metasurface for multiband superabsorption and terahertz sensing”. Mars 2020. [34]

Nous proposons une métasurface accordable induite par les plasmons pour la superabsorption multibande et la détection térahertz. Elle se compose d’une feuille de graphène qui facilite une absorption parfaite, le motif de graphène de la couche supérieure créant une onde évanescente améliorée qui permet à la métasurface de fonctionner comme un capteur.

En exploitant les propriétés accordables du graphène, nous démontrons un spectre de superabsorption multibande ayant une absorption maximale de 99,7 % dans une gamme de fréquences de 0,1 à 2,0 THz qui maintient également une performance optique unique sur un grand angle d’incidence. D’autres résultats montrent comment le superabsorbant peut être utilisé comme capteur, où la fréquence de résonance se déplace en fonction de l’indice de réfraction de l’environnement.

Je vais, ensuite, présenter, une étude très récente, de novembre, 2023, qui résume, avec beaucoup de cohérence, tout ce qui se trame autour de la neuro-modulation par le biais de fréquences Térahertz. Je vais en présenter l’introduction et les conclusions car cette étude remet fort bien les pendules Térahertz à l’heure. 

“Recent advances and research progress on microsystems and bioeffects of terahertz neuromodulation”. [17]

Les ondes térahertz peuvent interagir avec le système nerveux des organismes dans certaines conditions. Par rapport aux méthodes de modulation optique courantes, les ondes térahertz présentent l’avantage d’une faible énergie photonique et d’un faible risque ; par conséquent, l’utilisation des ondes térahertz pour réguler le système nerveux est une nouvelle méthode prometteuse de neuro-modulation. Cependant, la plupart des recherches se sont concentrées sur l’utilisation de la technologie térahertz pour la biodétection, alors que relativement peu de recherches ont été menées sur les effets biologiques du rayonnement térahertz sur le système nerveux, et il n’y a pratiquement pas d’articles de synthèse sur ce sujet. 

Dans le présent article, nous commençons par passer en revue les principes et les objets de la recherche concernant les effets biologiques du rayonnement térahertz et nous résumons l’état actuel de la recherche dans ce domaine sous divers aspects, notamment les effets biologiques du rayonnement térahertz sur les neurones in vivo et in vitro, les nouvelles méthodes de régulation et de détection à l’aide de dispositifs à rayonnement térahertz et de réseaux de microélectrodes neuronales, et les simulations théoriques du codage et du décodage des informations neuronales. En outre, nous discutons des principaux problèmes et de leurs causes possibles, et nous formulons quelques recommandations sur les percées futures possibles. Ce document apportera un éclairage et une aide aux chercheurs dans les domaines des neurosciences, de la technologie térahertz et de la biomédecine.

Conclusions. Premièrement, la neuromodulation térahertz est un sujet interdisciplinaire, et des experts de différents domaines, tels que les sciences de l’information, la technologie électronique et les neurosciences, doivent être réunis pour détecter et analyser les effets biologiques. Actuellement, la plupart des chercheurs qui mènent des recherches dans ce domaine se trouvent dans les neurosciences et les sciences de la vie ; ce domaine a besoin d’une attention supplémentaire de la part des experts dans le domaine des sciences de l’information. En outre, seules quelques équipes mènent des recherches sur les effets de la neuromodulation térahertz, chacune avec ses propres intérêts de recherche, et les quelques résultats qui ont été publiés ne sont pas systématiques, ce qui rend difficile la reproduction des résultats de la recherche.

Deuxièmement, le but ultime de la neuro-modulation par térahertz est de réguler ou de stimuler le cerveau humain. Il est indispensable de mener des recherches approfondies sur la sécurité biologique des rayonnements térahertz et de réaliser des expériences d’exposition répétée sur des animaux vivants afin d’établir des normes de biosécurité appropriées pour les rayonnements térahertz. De nombreuses études existantes ont montré que les rayonnements térahertz ne présentent pas de risques pour la sécurité lorsqu’ils sont utilisés pour la neuromodulation et qu’ils ont de bonnes chances de faire l’objet d’essais cliniques. Toutefois, certaines études ont également montré que le rayonnement térahertz peut avoir des effets cytotoxiques sur certains types de cellules. Pour minimiser les effets nocifs des ondes térahertz, des études détaillées supplémentaires sont nécessaires pour clarifier les paramètres des ondes térahertz qui peuvent être utilisées pour la neuromodulation et les types de neurones pour lesquels elles sont efficaces. Des expériences sur les effets des rayonnements térahertz sur des animaux de grande taille, tels que les primates ou les humains, devraient être menées.

Troisièmement, les ondes térahertz ont une grande variété de sources et une large bande électromagnétique. Des paramètres de rayonnement différents produisent des effets biologiques différents, et certaines études ont même montré que pour une même substance, des ondes térahertz différentes produisent des effets opposés. Par conséquent, les conditions expérimentales de la recherche sur les effets biologiques des ondes térahertz doivent être clarifiées. D’autre part, des tissus biologiques différents réagissent différemment à un même rayonnement térahertz.

Enfin, outre l’électro-physiologie, les signaux neuronaux du cerveau comprennent également des signaux chimiques sous la forme de neuro-transmetteurs. La recherche sur la neuro-modulation térahertz au niveau cellulaire nécessite de nouveaux dispositifs de détection à l’échelle micro et nanométrique. Après de nombreuses années de développement, les interfaces cerveau-ordinateur ont été utilisées pour la détection chez les rongeurs et les primates in vivo, résolvant le problème technique de la détection des signaux nerveux bimodaux au niveau des cellules vivantes. La technologie actuelle de micro/nanotraitement permet de fabriquer de nouveaux microdispositifs intégrés avec des fibres térahertz et des interfaces cerveau-ordinateur micro/nano. Toutefois, pour réaliser la détection en temps réel de signaux neuronaux à micro-échelle chez des animaux conscients, il est nécessaire de mener des recherches innovantes ciblées sur la conception de l’interface cerveau-ordinateur, la technologie de traitement et les interfaces électroniques afin d’améliorer encore la stabilité de l’implant à long terme, le confort et l’applicabilité des dispositifs d’interface cerveau-ordinateur.

“Advances in terahertz metasurface graphene for biosensing and application”. [18]  

Les ondes térahertz sont des ondes électromagnétiques d’une longueur d’onde de 0,03 à 3 mm et d’une fréquence comprise entre 0,1 et 10 THz…. Grâce aux extraordinaires propriétés électromagnétiques des ondes térahertz, telles que les spectres à large bande, à faible énergie, à haute perméabilité et à empreinte biométrique, les capteurs térahertz offrent de grandes perspectives d’application dans le domaine biochimique. Cependant, la sensibilité de la technologie de détection térahertz est de plus en plus exigée par les besoins modernes en matière de détection. Avec le développement de la technologie térahertz et des matériaux fonctionnels, les capteurs de métasurface térahertz à base de graphène, qui présentent les avantages d’une grande sensibilité, d’une identification par empreinte digitale, d’une non-destruction et d’une anti-interférence, retiennent progressivement l’attention.

“Graphene rectenna for efficient energy harvesting at terahertz frequencies”. 2016. [6]

Dans cet article, nous proposons une rectenne en graphène qui englobe deux fonctions distinctes dans un seul dispositif, à savoir l’antenne et le redresseur, qui étaient jusqu’à présent deux composants séparés. De cette manière, la rectenne réalise une technique de collecte d’énergie efficace en raison de l’absence de déséquilibre d’impédance entre l’antenne et la diode. En particulier, nous avons obtenu une efficacité de conversion maximale de 58,43% à 897 GHz pour la rectenne en graphène sur GaAs dopé n, ce qui est une très bonne valeur, proche de la performance d’un système de récolte de radiofréquences. Une comparaison avec une antenne métallique classique avec une diode métal-isolant-métal à base de HfO2 est également fournie.

“Extremely efficient terahertz high-harmonic generation in graphene by hot Dirac fermions”. Septembre 2018. [5]

Nous rapportons ici la génération d’harmoniques térahertz jusqu’au septième ordre dans le graphène monocouche à température ambiante, entraînée par des champs térahertz de seulement quelques dizaines de kilovolts par centimètre, et avec des efficacités de conversion de champ supérieures à 10-3, 10-4 et 10-5 pour les troisième, cinquième et septième harmoniques térahertz, respectivement. Ces rendements de conversion sont remarquablement élevés, étant donné que l’interaction électromagnétique se produit dans une seule couche atomique. 

La clé de cette génération extrêmement efficace d’harmoniques térahertz élevées dans le graphène est la réponse thermique collective de ses électrons Dirac de fond aux champs térahertz d’entraînement. Les harmoniques térahertz, générées par la dynamique des fermions de Dirac chauds, ont été observées directement dans le domaine temporel sous forme d’oscillations de champ électromagnétique à ces fréquences supérieures nouvellement synthétisées. Les coefficients optiques non linéaires effectifs du graphène pour les troisième, cinquième et septième harmoniques dépassent de 7 à 18 ordres de grandeur les coefficients non linéaires respectifs des solides typiques7,8,9. 

Nos résultats ouvrent une voie directe à la synthèse de fréquences térahertz très efficaces en utilisant la génération actuelle d’électronique au graphène, qui fonctionne à des fréquences fondamentales beaucoup plus basses de quelques centaines de gigahertz seulement.

“Nano-rectenna powered body-centric nano-networks in the terahertz band”. Juillet 2018. [4]

Récemment, de nouvelles antennes de redressement (rectennes) basées sur des nano-tubes de carbone, du métal et du graphène ont été proposées. Parallèlement, la recherche sur les systèmes de transfert simultané d’informations et de puissance sans fil a progressé rapidement. Les nanoréseaux centrés sur le corps peuvent surmonter leur goulot d’étranglement énergétique grâce à ces mécanismes. Dans cette étude, un modèle de récolte d’énergie par nano-rectenne est développé. La collecte d’énergie est réalisée par une nano-antenne et une diode de redressement à ultra-haute vitesse combinées en une nano-rectenne. Ce dispositif peut être utilisé pour alimenter des nanocapteurs en utilisant une partie du signal d’information térahertz (THz) sans aucun autre système de source d’énergie externe. 

Les propriétés à large bande des nano-rectennes leur permettent de générer un courant électrique continu à partir d’entrées de fréquences THz à optiques. Les auteurs calculent la puissance de sortie générée par la nano-rectenne et la comparent à la puissance nécessaire aux nanocapteurs pour communiquer dans la bande THz. Les calculs et l’analyse suggèrent que la nano-rectenne peut être une approche viable pour fournir de l’énergie aux nanocapteurs dans les nanoréseaux centrés sur le corps.

… Il existe deux approches principales pour les communications sans fil à l’échelle nanométrique, à savoir les communications moléculaires et électromagnétiques. Cette dernière fonctionne généralement dans la bande des térahertz (THz) (0,1-10 THz) et constitue une technique prometteuse pour soutenir l’échange de données dans les réseaux de nanocapteurs pour les applications de santé ou les nanoréseaux centrés sur le corps. Compte tenu de la taille prévue des nanocapteurs, la fréquence rayonnée par leurs antennes se situe normalement dans la gamme optique, ce qui entraîne une très forte atténuation du canal susceptible de rendre impossible la communication sans fil à l’échelle nanométrique. Pour surmonter cette limitation, des antennes à base de graphène ont été mises au point, capables de résonner dans la bande THz avec des tailles de quelques micromètres seulement, à une fréquence inférieure de deux ordres de grandeur à celle d’une antenne métallique de mêmes dimensions.

“Terahertz Rectennas on Flexible Substrates Based on One-Dimensional Metal–Insulator–Graphene Diodes”. Août 2021. [288] Les dispositifs flexibles de récolte d’énergie fabriqués dans des processus évolutifs de couches minces sont cruciaux pour l’électronique portable et l’Internet des objets. Nous présentons une rectenne flexible basée sur une diode métal-isolant-graphène à jonction unidimensionnelle, offrant une détection de puissance à faible bruit aux fréquences térahertz (THz). Les rectennas sont fabriqués sur un film de polyimide flexible selon un procédé évolutif par photolithographie en utilisant du graphène obtenu par dépôt chimique en phase vapeur. Une jonction unidimensionnelle réduit la capacité de la jonction et permet un fonctionnement jusqu’à 170 GHz. Le rectenna présente une réactivité maximale de 80 V/W à 167 GHz dans des mesures en espace libre et une puissance équivalente de bruit minimale de 80 pW/√Hz. 

Selon un article présentant ces recherches dans Electronic Design: [282] 

«Une équipe du Massachusetts Institute of Technology (MIT) a imaginé un moyen de récolter l’énergie de radio-fréquence allant des micro-ondes à la bande térahertz. L’analyse porte sur la physique et les limites présumées du comportement quantique-mécanique du graphène, ainsi que sur les moyens de les surmonter. Ils ont découvert qu’en combinant le graphène avec un autre matériau – dans ce cas, le nitrure de bore – les électrons du graphène devraient dévier leur mouvement vers une direction commune, ce qui permettrait de faire circuler le courant.

Si des technologies expérimentales antérieures ont permis de convertir des ondes térahertz en courant continu, elles ne pouvaient le faire qu’à des températures ultra-froides, ce qui limite évidemment leurs applications pratiques. Au lieu de cela, le chercheur principal Hiroki Isobe a commencé à étudier la possibilité d’induire, au niveau de la mécanique quantique, les électrons d’un matériau à circuler dans une direction, afin de diriger les ondes électromagnétiques entrantes vers un courant continu. Le matériau utilisé devait être exempt d’impuretés pour que les électrons circulent sans être dispersés par les irrégularités du matériau, et le graphène était un matériau attrayant.

Mais ce n’était que le point de départ. Pour diriger les électrons du graphène dans une seule direction, il fallait “briser” la symétrie inhérente au matériau. Ainsi, les électrons ressentiraient une force égale dans toutes les directions, ce qui signifie que toute énergie entrante se disperserait de manière aléatoire. D’autres ont fait des expériences avec le graphène en le plaçant au-dessus d’une couche de nitrure de bore, de sorte que les forces entre les électrons du graphène ont été déséquilibrées : les électrons plus proches du bore ont ressenti une force, tandis que les électrons plus proches de l’azote ont subi une traction différente.

Cette “diffusion en biais” peut entraîner un flux de courant utile. L’équipe de recherche a imaginé un redresseur térahertz constitué d’un petit carré de graphène posé sur une couche de nitrure de bore. Il serait pris en sandwich dans une antenne qui recueille et concentre le rayonnement térahertz ambiant, amplifiant suffisamment son signal pour le convertir en courant continu. 

L’équipe a déposé un brevet pour son nouveau concept de “rectification à haute fréquence”, qui est décrit dans leur article Science Advances “High-frequency rectification via chiral Bloch electrons” ainsi que dans les Supplementary Material. Il faut les lire un peu pour se rendre compte qu’il s’agit uniquement d’une analyse théorique extrêmement approfondie (et je dis bien approfondie, car le nombre de modèles, d’équations, de dérivées partielles et d’intégrales est stupéfiant). Aucun dispositif n’a encore été construit. Mais ne vous inquiétez pas, les chercheurs travaillent avec des physiciens expérimentaux du MIT pour mettre au point un dispositif physique basé sur leur vision et leur analyse.»

“Propagation of THz irradiation energy through aqueous layers: Demolition of actin filaments in living cells”. Juin 2020. [8]

L’effet du rayonnement térahertz (THz) sur les tissus profonds du corps humain a été considéré comme négligeable en raison de la forte absorption par les molécules d’eau. Cependant, nous avons observé que l’énergie des impulsions THz se transmet sur une épaisseur d’un millimètre dans la solution aqueuse, probablement sous la forme d’une onde de choc, et démolit les filaments d’actine. L’effondrement des filaments d’actine induit par l’irradiation THz a également été observé dans les cellules vivantes en milieu aqueux. Nous avons également confirmé que la viabilité des cellules n’était pas affectée par l’exposition aux impulsions THz. Le potentiel des ondes THz en tant que méthode invasive pour modifier la structure des protéines dans les cellules vivantes est démontré.

“THz irradiation inhibits cell division by affecting actin dynamics”. Juin 2021. [16]

Les phénomènes biologiques induits par l’irradiation térahertz (THz) sont décrits dans des rapports récents, mais les mécanismes sous-jacents, les changements structurels et dynamiques de molécules spécifiques ne sont toujours pas clairs. Dans cet article, nous avons effectué une analyse morphologique time-lapse de cellules humaines et découvert que l’irradiation THz arrête la division cellulaire au moment de la cytokinèse. 

À la fin de la cytokinèse, l’anneau contractile, composé d’actine filamenteuse (F-actine), doit disparaître ; cependant, il est resté pendant une heure sous irradiation THz. L’induction des structures fonctionnelles de la F-actine a également été observée dans les cellules en interphase. Des phénomènes similaires ont également été observés sous traitement chimique (jasplakinolide), ce qui indique que l’irradiation THz favorise la polymérisation de l’actine. Nous avons précédemment rapporté que l’irradiation THz augmente la polymérisation de l’actine purifiée in vitro ; notre travail actuel montre qu’elle augmente la F-actine cytoplasmique in vivo. Nous avons ainsi identifié l’un des biomécanismes clés affectés par les ondes THz.

“Continuous wave irradiation at 0.1 terahertz facilitates transmembrane transport of small molecules”. Mars 2022. [10] 

En résumé, nos résultats révèlent que le rayonnement 0,1 THz affecte considérablement les fonctions de la membrane plasmique, facilitant le transport transmembranaire de cargaisons exogènes.

“0.1 THz exposure affects primary hippocampus neuron gene expression via alternating transcription factor binding”. Juin 2021. [3]

Ces résultats suggèrent que l’irradiation THz affecte l’interaction de diverses biomolécules.

“In vivo analysis of THz wave irradiation induced acute inflammatory response in skin by laser-scanning confocal microscopy”. 2014. [11]

Alors que la zone cutanée de contrôle non irradiée n’a montré aucun changement dans le nombre de neutrophiles résidents, un recrutement massif de neutrophiles nouvellement infiltrés a été observé dans la zone cutanée irradiée par les ondes THz après 6 heures, ce qui suggère l’induction d’une réponse inflammatoire aiguë par l’irradiation de la peau par les ondes THz pulsées via un processus non thermique.

“Study of the effects of 0.15 terahertz radiation on genome integrity of adult fibroblasts”. Juillet 2018. [12]

Par conséquent, nos résultats indiquent que l’exposition au rayonnement THz peut affecter l’intégrité du génome par des effets aneugéniques, et non par la rupture de l’ADN.

“Terahertz exposure enhances neuronal synaptic transmission and oligodendrocyte differentiation in vitro”. Décembre 2021. [30]

La fréquence térahertz (THz) occupe une grande partie du spectre électromagnétique qui se situe entre les régions de l’infrarouge et des micro-ondes. Les progrès récents des applications THz ont stimulé l’intérêt pour les effets biologiques dans cette gamme de fréquences.

Dans la présente étude, nous rapportons que l’irradiation avec un laser THz à fréquence unique sur des cultures de neurones corticaux de souris augmente la transmission synaptique excitatrice et les activités de mise à feu des neurones. L’analyse par microréseau révèle une dynamique de l’expression génique après l’exposition au THz, ce qui est cohérent avec les résultats morphologiques et électrophysiologiques. En outre, certains horaires d’irradiation THz inhibent la prolifération des cellules précurseurs d’oligodendrocytes et favorisent la différenciation des oligodendrocytes. Il convient de noter que le processus de myélinisation est renforcé après l’exposition aux THz. En résumé, nos observations suggèrent que l’irradiation THz peut moduler les fonctions de différentes cellules nerveuses, avec une sensibilité différente au THz. 

Ces résultats permettent de mieux comprendre les mécanismes qui régissent les interactions entre les THz et les systèmes nerveux et suggèrent que les ondes THz constituent une nouvelle stratégie de neuromodulation.

“The biological effects of terahertz wave radiation-induced injury on neural stem cells”. Octobre 2023. [14]

Le Terahertz (THz) est une onde électromagnétique dont la longueur d’onde de rayonnement est comprise entre 30 et 3000 μm et la fréquence entre 0,1 et 10 THz. Avec le développement de nouvelles sources et de nouveaux dispositifs THz, le THz a été largement appliqué dans divers domaines. Cependant, il existe peu d’études sur les effets biologiques de l’irradiation THz sur les cellules souches neurales humaines  et les cellules souches neurales de souris, qui doivent être étudiées de manière plus approfondie. Nous avons étudié les effets biologiques du rayonnement THz sur les cellules souches neurales humaines et les cellules souches neurales de souris. Les effets du temps d’irradiation THz et de la puissance de sortie moyenne sur la prolifération, l’apoptose et les dommages à l’ADN des cellules souches neurales ont été analysés par cytométrie de flux et immunofluorescence. 

Les résultats ont montré que la prolifération et l’apoptose des cellules souches neurales étaient affectées de manière dose-dépendante par le temps d’irradiation THz et la puissance de sortie moyenne. La prolifération des cellules souches neurales humaines était plus vulnérable aux dommages et l’apoptose était plus grave dans les mêmes conditions d’irradiation térahertz que celles des cellules souches neurales de souris.

“Studying the influence of 3,1 THz radiation on the endocytosis of neuronal cells”. Novembre 2021. [2]

Ces résultats ont démontré que l’irradiation THz pouvait modifier le processus d’endocytose des cellules nerveuses de manière positive ou négative, ce qui suggère qu’elle a la possibilité d’affecter l’échange de substances et la transmission de signaux.