Trouver de nouvelles façons de fabriquer de meilleurs matériaux pour les circuits électroniques est une façon de fabriquer un meilleur appareil. Un nouveau polymère, appelé poly(cyclosilane) (en bas à droite), est essentiellement une "puce" de silicium ultra-petite qui ressemble à un fragment du réseau atomique de silicium (à gauche), un matériau de base trouvé dans la plupart des appareils électroniques. La synthèse chimique du nouveau polymère a été possible grâce à un nouveau bloc de construction (monomère) (en haut) qui a un motif de points de connexion chimiques qui permettent la croissance de la structure polymère uniquement dans la direction souhaitée. Crédit :Département américain de l'Énergie
L'un des défis de la fabrication de nouveaux appareils électroniques est la chimie requise pour assembler les couches qui composent l'appareil. Dans cette recherche, une nouvelle approche de chimie synthétique produit des matériaux ultra-petits qui ressemblent à un fragment du silicium semi-conducteur. Le processus utilise un modèle défini avec précision de sites réactifs, ou "hameçons" chimiques. Les crochets contrôlent la structure comme le matériau, un polymère, grandit. Être capable de créer de petits morceaux de matériaux de type silicium peut faciliter la fabrication de circuits électroniques de conception avec des propriétés adaptées à des utilisations spécifiques.
Le silicium est un semi-conducteur. Il est essentiel pour définir les technologies modernes telles que les puces informatiques et les cellules solaires. L'accès à de nouvelles formes de ce semi-conducteur peut conduire à de nouvelles propriétés matérielles. Cette recherche fournit une voie chimique synthétique vers de nouvelles formes de matériaux similaires au silicium. Les matériaux résultants pourraient changer les cellules solaires et les ordinateurs.
La synthèse rationnelle est le choix stratégique d'une séquence de réactions chimiques conduisant à une cible chimique recherchée. L'application de la synthèse rationnelle conduit à la création de matériaux innovants et bien définis inaccessibles par les méthodes de fabrication traditionnelles, comme la coupe, usinage et polissage. Cependant, le petit nombre de méthodes de synthèse dont disposent les chimistes pour fabriquer du silicium a limité le rôle de la synthèse rationnelle dans le développement de nouvelles formes de ce semi-conducteur essentiel que l'on trouve dans pratiquement toute l'électronique moderne. Des chercheurs de l'Université Johns Hopkins ont relevé ce défi en développant de nouvelles approches pour fabriquer des molécules ayant des structures de silicium cycliques, ainsi que de nouvelles méthodes pour les convertir en formes de matériaux en vrac tels que des films minces ou des fibres. Des chimistes de l'Université Johns Hopkins ont synthétisé une nouvelle classe de polymères qu'ils ont appelée poly(cyclosilane).
La nouvelle classe de polymères contient des blocs de construction répétitifs (monomères) qui ressemblent à une partie de la structure interne du silicium élémentaire. Le monomère cyclosilane contient un motif défini avec précision de sites réactifs, ou « hameçons chimiques », " qui forcent les monomères de base à s'assembler d'une seule manière. Le poly(cyclosilane) présente des propriétés optiques prometteuses et peut être intégré à d'autres matériaux électroniquement actifs pour préparer de nouveaux matériaux fonctionnels. De tels matériaux peuvent avoir une utilité future dans des applications telles que la solution cellules solaires ou autres appareils électroniques.
