Des chercheurs de l'Oregon State University étudient un pigment organique très durable, utilisé par les humains dans les œuvres d'art depuis des centaines d'années, comme une possibilité prometteuse en tant que matériau semi-conducteur.

Les résultats suggèrent qu'il pourrait devenir un à bas prix, alternative facile à fabriquer au silicium dans les applications électroniques ou optoélectroniques où les capacités hautes performances du silicium ne sont pas requises.

L'optoélectronique est une technologie fonctionnant avec l'utilisation combinée de la lumière et de l'électronique, comme les cellules solaires, et le pigment étudié est la xylindéine.

" Xylindein est jolie, mais peut-il aussi être utile ? Combien pouvons-nous en tirer ?", a déclaré Oksana Ostroverkhova, physicien de l'Université d'État de l'Oregon. "Il fonctionne comme un matériel électronique mais pas génial, mais il y a de l'optimisme, nous pouvons l'améliorer."

Le xylindien est sécrété par deux champignons xylophages du genre Chlorocibori. Tout bois infecté par les champignons est teinté d'une couleur bleu-vert, et les artisans apprécient le bois affecté par la xylindéine depuis des siècles.

Le pigment est si stable que les produits décoratifs fabriqués il y a un demi-millénaire présentent toujours sa teinte distinctive. Il résiste à une exposition prolongée à la chaleur, la lumière ultraviolette et le stress électrique.

"Si nous pouvons découvrir le secret de la stabilité de ces pigments produits par les champignons, nous pourrions résoudre un problème qui existe avec l'électronique organique, " Ostroverkhova a déclaré. "Aussi, de nombreux matériaux électroniques organiques sont trop chers à produire, nous cherchons donc à faire quelque chose à peu de frais et d'une manière écologique qui soit bon pour l'économie. »

Avec les techniques de fabrication actuelles, la xylindéine a tendance à former des films non uniformes avec un poreux, irrégulier, structure « rocailleuse ».

"Il y a beaucoup de variation de performance, " dit-elle. " Vous pouvez le bricoler au labo, mais vous ne pouvez pas vraiment en faire un appareil technologiquement pertinent à grande échelle. Mais nous avons trouvé un moyen de le rendre plus facile à traiter et d'obtenir une qualité de film décente."

Ostroverkhova et ses collaborateurs des collèges des sciences et de la foresterie de l'OSU ont mélangé de la xylindéine avec un transparent, polymère non conducteur, le polyméthacrylate de méthyle), abrégé en PMMA et parfois connu sous le nom de verre acrylique. Ils déposent des solutions à la fois de xylindéine vierge et d'un mélange xlyindéine-PMMA sur des électrodes sur un substrat de verre pour les tests.

Ils ont découvert que le polymère non conducteur améliorait considérablement la structure du film sans effet néfaste sur les propriétés électriques de la xylindéine. Et les films mélangés ont en fait montré une meilleure photosensibilité.

"Exactement pourquoi c'est arrivé, et sa valeur potentielle dans les cellules solaires, est quelque chose que nous étudierons dans de futures recherches, " Ostroverkhova a déclaré. "Nous allons également envisager de remplacer le polymère par un produit naturel, quelque chose de durable fabriqué à partir de cellulose. Nous pourrions faire pousser le pigment à partir de la cellulose et fabriquer un appareil prêt à l'emploi.

"Xylindein ne battra jamais le silicium, mais pour de nombreuses applications, il n'a pas besoin de battre le silicium, " dit-elle. " Cela pourrait bien fonctionner pour le dépôt sur de grandes, substrats souples, comme pour faire de l'électronique portable."

Cette recherche, dont les résultats ont été récemment publiés dans Avances MRS , représente la première utilisation d'un matériau produit par un champignon dans un dispositif électrique à couche mince.

"Et il y a beaucoup plus de matériaux, " Ostroverkhova a déclaré. "Ce n'est que le premier que nous avons exploré. Cela pourrait être le début d'une toute nouvelle classe de matériaux électroniques organiques."