Trouver les meilleurs matériaux pour l'électronique de demain est l'objectif du professeur Emanuele Orgiu de l'Institut national de la recherche scientifique (INRS). Parmi les matériaux auxquels s'intéresse le professeur Orgiu, certains sont constitués de molécules capables de conduire l'électricité. Il a démontré le rôle joué par les vibrations moléculaires sur la conductivité électronique dans les cristaux de tels matériaux. Ces découvertes ont des applications en électronique, stockage d'énergie et d'informations. L'étude, menée en collaboration avec une équipe de l'INRS et de l'Université de Strasbourg (France), a été publié dans Matériaux avancés .

Les scientifiques se sont intéressés à l'observation de la relation entre la structure des matériaux et leur capacité à conduire l'électricité. À cette fin, ils ont mesuré la vitesse de propagation des électrons dans les cristaux formés par ces molécules. Dans leur étude, les auteurs ont comparé deux dérivés de pérylène diimide, qui sont des molécules semi-conductrices d'intérêt du fait de leur utilisation sur des dispositifs flexibles, vêtements intelligents ou appareils électroniques pliables. Les deux composés inclus dans l'étude ont une structure chimique similaire mais présentent des propriétés de conduction très différentes.

Le groupe de recherche a pu établir que les différentes vibrations moléculaires composant le matériau étaient responsables du comportement électrique différent observé dans les appareils. "Pour qu'un courant circule dans un matériau, les électrons doivent « sauter » d'une molécule à la voisine. Selon le niveau de mouvement des molécules, qui dépend de l'amplitude et de l'énergie des vibrations associées (appelées phonons), les électrons peuvent se déplacer plus ou moins facilement à travers le matériau, " explique le professeur Orgiu, dont l'équipe de recherche est la première à démontrer quelles vibrations ont la plus grande influence sur les flux d'électrons.

Une conception moléculaire ad hoc pour accélérer le voyage des électrons

Cette percée ouvre la voie au développement de matériaux encore plus efficaces pour l'électronique. "En sachant quel type de vibrations permet aux charges de se déplacer plus facilement, nous fournissons aux chimistes une formule pour synthétiser les bons matériaux, plutôt que d'entrer aveuglément, " explique Marc-Antoine Stoeckel. Ces recherches ouvrent de nouvelles applications qui n'étaient pas envisageables avec le silicium, le matériau le plus utilisé en électronique, y compris les ordinateurs.

Le professeur Orgiu a collaboré avec le professeur de l'INRS Luca Razzari pour mesurer les vibrations des molécules. Les deux chercheurs travaillent maintenant sur une nouvelle technique spectroscopique qui leur permettrait de visualiser les vibrations lorsque des électrons sont présents. Cela leur permettra de voir si les charges affectent les vibrations moléculaires.