Les chercheurs étudient comment fabriquer des composants électroniques à partir de composants écologiques, des matériaux biodégradables pour répondre à un problème croissant de santé publique et d'environnement :environ 50 millions de tonnes de déchets électroniques sont produits chaque année.

Moins de 20 % des déchets électroniques que nous produisons sont formellement recyclés. Une grande partie du reste finit dans les décharges, contaminer les sols et les eaux souterraines, ou est recyclé de manière informelle, exposer les travailleurs à des substances dangereuses comme le mercure, plomb et cadmium. Une mauvaise gestion des déchets électroniques entraîne également une perte importante de matières premières rares et précieuses, comme l'or, platine et cobalt. Selon un rapport de l'ONU, il y a 100 fois plus d'or dans une tonne de déchets électroniques que dans une tonne de minerai d'or.

Alors que les biomatériaux naturels sont flexibles, bon marché et biocompatible, ils ne conduisent pas très bien le courant électrique. Les chercheurs explorent des combinaisons avec d'autres matériaux pour former une électronique biocomposite viable, expliquent Ye Zhou de l'Université chinoise de Shenzhen et ses collègues dans le journal Science et technologie des matériaux avancés .

Les scientifiques s'attendent à ce que l'inclusion de matériaux biocomposites dans la conception d'appareils électroniques puisse entraîner d'importantes économies de coûts, ouvrir la porte à de nouveaux types d'électronique en raison des propriétés uniques des matériaux, et trouvent des applications dans l'électronique implantable en raison de leur biodégradabilité.

Par exemple, il existe un intérêt généralisé pour le développement de transistors à effet de champ organique (FET), qui utilisent un champ électrique pour contrôler le flux de courant électrique et pourraient être utilisés dans des capteurs et des écrans plats flexibles.

Des dispositifs de mémoire flash et des composants de biocapteurs fabriqués avec des biocomposites sont également à l'étude. Par exemple, un biocapteur FET incorporait un transistor nanofil modifié à la calmoduline. La calmoduline est une protéine acide qui peut se lier à différentes molécules, le biocapteur pourrait donc être utilisé pour détecter les ions calcium.

Les chercheurs sont particulièrement désireux de trouver des matériaux biocomposites qui fonctionnent bien dans les dispositifs de mémoire résistive à accès aléatoire (RRAM). Ces appareils ont une mémoire non volatile :ils peuvent continuer à stocker des données même après la mise hors tension de l'interrupteur. Des matériaux biocomposites sont utilisés pour la couche isolante prise en sandwich entre deux couches conductrices. Des chercheurs ont expérimenté la dispersion de différents types de nanoparticules et de points quantiques dans des matériaux naturels, comme la soie, gélatine et chitosane, pour améliorer le transfert d'électrons. Une RRAM fabriquée avec de l'ADN traité au cétyltriméthylammonium incrusté de nanoparticules d'argent a également montré d'excellentes performances.

« Nous pensons que les appareils fonctionnels fabriqués avec ces matériaux fascinants deviendront des candidats prometteurs pour des applications commerciales dans un proche avenir avec le développement de la science des matériaux et les progrès de la technologie de fabrication et d'optimisation des appareils. " concluent les chercheurs.