Les nanofils organiques ouvrent de nouvelles possibilités
Des scientifiques suisses et allemands travaillant dans le domaine des matériaux ont créé des réseaux simples de nanofils organiques pour de futurs composants d'électronique et d'optoélectronique. Leur approche particulière leur a permis de synthétiser des structures de nanofils complexes et extrêmement fines et de les associer en liaisons conductrices (ce qui revient à créer un circuit électronique). Ces résultats sont l'aboutissement de travaux débutés en 2006 dans le cadre du projet PHODYE («New photonic systems on a chip based on dyes for sensor applications scalable at wafer fabrication»), qui a reçu 1,92 million d'euros au titre du domaine thématique Technologies de la société de l'information (TSI) du sixième programme-cadre (6e PC). Le projet PHODYE a été lancé par le Dr Angel Barranco de l'Instituto de Ciencia de Materiales de Séville en Espagne, qui a invité d'anciens collègues du Laboratoire fédéral suisse de recherche et d'essais sur les matériaux (EMPA) à y participer. Ce laboratoire est l'un des huit partenaires venant d'universités ou d'entreprises de quatre pays d'Europe (Belgique, Espagne, Suède et Suisse) et qui travaillent actuellement sur ce projet. Le but est de réaliser une nouvelle famille de détecteurs associant des films de colorants sensibles et des structures photoniques. Ces couches minces sont extrêmement sensibles et changent de couleur ou deviennent fluorescentes lorsqu'elles entrent en contact avec les molécules de certains gaz. À terme, elles pourraient servir à surveiller les émissions des véhicules ou avertir de la présence de substances nocives. Dans le cadre de leurs travaux sur le projet PHODYE, Ana Borras, Oliver Gröning et Pierangelo Gröning de l'EMPA, avec Jürgen Köble d'Omicron Nanotechnology en Allemagne, ont créé leur méthode unique permettant de relier les nanofils organiques. C'est une étape de plus vers la fabrication à moindre coût de détecteurs, transistors, diodes et autres composants plus souples, allant de l'échelle microscopique au monde nanométrique. Les physiciens ont conçu un nouveau processus de dépôt sous vide pour synthétiser les nanofils organiques, et ont découvert comment les fabriquer avec une grande variété de caractéristiques en choisissant la molécule de départ et les conditions de l'expérience. Cette méthode particulièrement inhabituelle s'est révélée surprenante, car en contrôlant avec précision le flux de molécules ainsi que la température et le traitement du substrat, elle a conduit à une structure monocristalline parfaite. L'équipe a rapidement découvert que le nouveau processus pouvait produire des nanofils pour les détecteurs de gaz requis par PHODYE, mais aussi qu'il ouvrait la possibilité de créer des «circuits électriques de nanofils» complexes, pour l'électronique et l'optoélectronique (par exemple des cellules solaires). En effet, les nanofils peuvent être utilisés ensembles, si nécessaire, pour former des réseaux aux propriétés très variées. Le secret du processus réside dans la «décoration» de la surface des nanofils en croissance sur le substrat à l'aide de nanoparticules d'argent, par pulvérisation cathodique. Ceci permet de faire pousser davantage de nanofils en contact électrique avec les fils originaux, ce qui est la base d'un circuit électrique à l'échelle nanométrique. Le Dr Gröning a expliqué la potentialité de réaliser des semi-conducteurs organiques, très intéressants pour la fabrication à faible coût de composants électroniques souples et de grande taille. L'équipe a présenté ses résultats dans la revue Advanced Materials. Le projet PHODYE se termine officiellement en octobre 2010.
Pays
Suisse, Allemagne