Le silicium représente toujours le matériau le plus important pour la production d'éléments semi-conducteurs tels que les transistors, diodes ou cellules solaires. Depuis plusieurs années, cependant, une alternative intéressante est disponible :certains hydrocarbures qui présentent également des propriétés semi-conductrices sont désormais le nouveau standard dans les écrans OLED des téléphones portables et des téléviseurs. De plus, ces semi-conducteurs "organiques", comme ces hydrocarbures sont aussi appelés, peut également être utilisé pour les cellules solaires ou les transistors. Leur gros inconvénient est leur manque de stabilité :l'oxygène atmosphérique détruit rapidement ces éléments, c'est pourquoi ils doivent être emballés dans une housse hermétique. Une équipe de recherche dirigée par le physicien Serdar Sarıçiftçi de l'Université Johannes Kepler de Linz a maintenant réalisé une percée dans la résolution de ce problème. Dans un projet financé par le Fonds autrichien pour la science FWF, l'équipe a réussi à produire des semi-conducteurs liés au pigment indigo qui est non seulement stable lorsqu'il est exposé à l'air, mais aussi sous l'eau.
Un matériau miracle difficile à traiter
"Réellement, nous recherchions des matériaux semi-conducteurs biodégradables, " explique Sarıçiftçi. " Au cours du processus, nous sommes tombés sur ce matériau biblique connu sous le nom d'indigo. L'indigo et ses dérivés présentent de véritables propriétés semi-conductrices. « Ce n'est pas une surprise que l'indigo ait montré une grande stabilité : « L'indigo a été utilisé, par exemple, dans les tombeaux des pharaons, où il est encore visible après des milliers d'années. Et la matière du blue in jeans est bien connue pour sa robustesse, " note Sarıçiftçi.
L'aptitude au traitement était le problème de l'utilisation de l'indigo comme semi-conducteur :il est presque insoluble, lequel, incidemment, explique en partie sa durabilité. De nombreuses méthodes pour produire des éléments semi-conducteurs organiques le font, cependant, nécessitent que le matériau soit d'abord dissous d'une manière ou d'une autre, puis déposé sur un support. Sarıçiftçi et son groupe ont réussi à rendre le pigment soluble en liant des groupes latéraux volatils à la molécule d'indigo. Lorsqu'ils sont chauffés au-dessus de 100°C, ces groupes latéraux se séparent à nouveau.
Cela a levé le principal obstacle à l'utilisation de l'indigo comme semi-conducteur, dit Sarıçiftçi :« Nous voyons cette stabilité de l'indigo comme un changeur de jeu. Nous conseillons à tous ceux qui travaillent sur les transistors organiques de se concentrer désormais sur cette classe de matériaux.
Questions sans réponse sur les cellules solaires et les diodes lumineuses
Cela signifie-t-il que tout le domaine des semi-conducteurs organiques peut désormais passer aux composés indigo ? Sarıçiftçi lance une mise en garde :« En raison des liaisons hydrogène, l'indigo a de fortes propriétés d'extinction de la luminescence. "Cette liaison faible entre les molécules, qui joue un rôle important dans la glace, a un effet perturbateur sur les applications optiques.
La fonction des cellules solaires, par exemple, est basé sur la lumière irradiante interagissant avec le matériau, qui libère des électrons et initie un courant. Dans les molécules d'indigo, cependant, ces états électroniques "excités" sont rapidement dissipés et convertis en chaleur avant de pouvoir être utilisés. Cela signifie que les cellules solaires et les diodes électroluminescentes seront difficiles à réaliser avec la famille de composés indigo. "Nous essayons de contourner ce problème, mais il n'y a pas vraiment de solution, " explique. Sarıçiftçi. C'est un aspect qu'il étudie actuellement. Les transistors ne sont pas concernés par de tels problèmes.
Electronique pour implants
Sarıçiftçi perçoit un grand potentiel pour les matériaux indigo à des fins médicales. « Nous accordons une attention particulière à la bio-compatibilité des transistors indigo. Nous avons pu montrer qu'ils peuvent fonctionner même sous l'eau à différents niveaux de pH. « Cela signifie qu'ils peuvent être utilisés pour des implants dans les tissus humains. "Cela ouvre la porte aux bio-applications, " observe Sarıçiftçi. Plus récemment, son groupe a publié plusieurs articles sur cette question dans des revues renommées et a obtenu un brevet. En 2014, il a commencé à organiser une conférence annuelle sur le thème de la bioélectronique.
Le faible coût du matériau de base pourrait également être un avantage décisif. "Ce sera un argument pour les futures applications de masse, " note Sarıçiftçi.
