Pas cher, les semi-conducteurs en plastique flexibles et durables seront bientôt une réalité grâce à une percée réalisée par des chimistes de l'Université de Waterloo.
Le professeur Derek Schipper et son équipe à Waterloo ont développé un moyen de fabriquer des polymères conjugués, les plastiques qui conduisent l'électricité comme les métaux, en utilisant une simple réaction de déshydratation dont le seul sous-produit est l'eau.
"La nature utilise cette réaction depuis des milliards d'années et l'industrie plus d'une centaine, " dit Schipper, professeur de chimie et titulaire d'une chaire de recherche du Canada en synthèse de matériaux organiques. "C'est l'une des réactions les moins chères et les plus écologiques pour produire des plastiques."
Schipper et son équipe ont appliqué avec succès cette réaction pour créer des poly(hétéro)arènes, l'une des classes les plus étudiées de polymères conjugués qui ont été utilisés pour fabriquer des poids légers, l'électronique bon marché comme les cellules solaires, affichages LED, et des capteurs chimiques et biochimiques.
La déshydratation est une méthode courante pour fabriquer des polymères, une chaîne de molécules ou de monomères répétitifs qui s'enchaînent comme un train. La nature utilise la réaction de déshydratation pour fabriquer des sucres complexes à partir du glucose, ainsi que des protéines et d'autres éléments biologiques tels que la cellulose. Les fabricants de plastique l'utilisent pour tout fabriquer, du nylon au polyester, bon marché et en vrac ahurissant.
« La synthèse est un problème de longue date dans ce domaine, " a déclaré Schipper. " Une méthode de déshydratation telle que la nôtre rationalisera l'ensemble du processus, de la découverte de nouveaux dérivés au développement de produits commerciaux. Mieux encore, la réaction se déroule relativement vite et à température ambiante."
Les polymères conjugués ont été découverts pour la première fois par Alan Heeger, Alain McDonald, et Hideki Shirakawa à la fin des années 1970, leur a finalement valu le prix Nobel de chimie en 2000.
Les chercheurs et les ingénieurs ont rapidement découvert plusieurs nouvelles classes de polymères avec de nombreuses applications commerciales, y compris une version semi-conductrice du matériau ; mais les progrès sont au point mort pour atteindre les marchés en grande partie parce que les polymères conjugués sont si difficiles à fabriquer. Les réactions en plusieurs étapes impliquent souvent des catalyseurs coûteux et produisent des déchets nocifs pour l'environnement.
Schipper et son équipe continuent de perfectionner la technique tout en développant des méthodes de synthèse par déshydratation pour d'autres classes de polymères conjugués. Les résultats de leurs recherches à ce jour sont parus récemment dans la revue Chimie - Une revue européenne .
