Les chercheurs de l'AMOLF Lukas Helmbrecht et Wim Noorduin ont développé une encre réactive qui peut être peinte sur une toile tout aussi réactive. L'encre réagit avec la matière sur la toile pour devenir un semi-conducteur qui émet une lumière colorée, une partie essentielle des composants électroniques tels que les LED. Par conséquent, une nouvelle façon de produire ces composants électroniques est désormais à portée de main. Les résultats de la recherche, une collaboration entre les groupes AMOLF Self-Organizing Matter et Hybrid Solar Cells, sont publiés cette semaine dans la revue Matériaux avancés .

Imaginez que vous puissiez peindre une toile en la faisant changer de couleur au lieu d'appliquer de la peinture dessus. C'est ce que Lukas Helmbrecht et ses collègues font avec la nouvelle technique de lithographie par échange d'ions. Dans cette technique, l'« encre » réagit avec la « toile » par échange d'ions. Helmbrecht a mis son argent là où se trouve sa bouche et a utilisé cette technique pour aérographe une image de Madame Curie. « Je trouve fascinant de voir :l'image verte se forme dès que vous commencez à pulvériser, malgré que l'encre et la toile soient incolores."

Technique colorée

La recherche tourne autour de la production de pérovskite, un nouveau matériau semi-conducteur très prometteur utilisé pour produire des éléments tels que des LED et des cellules solaires. Helmbrecht et ses collègues ont trouvé un moyen de convertir une couche de carbonate de plomb (la toile) en pérovskite, simplement en "peignant" dessus avec une solution de bromure de méthylammonium. Ce dernier subit une réaction chimique avec le carbonate de plomb pour former une pérovskite émettant du vert. L'utilisation d'une solution d'une substance différente comme encre vous permet de peindre une pérovskite émettant du bleu ou du rouge à côté de celle-ci, ou pour aérographe ou imprimer un motif.

Une large gamme de variations dans la composition des pérovskites est possible en choisissant différentes encres. Les motifs peuvent être créés de manière très précise :des gouttes d'encre de quelques micromètres seulement donnent également des points de quelques micromètres seulement. Cela signifie que l'encre ne coule pas. « L'enjeu de cette recherche était de développer la réaction chimique et les conditions :la quantité d'encre, la pression, et les propriétés de la toile. Aucun de ceux-ci n'était connu, et le processus ne fonctionne pas s'ils ne sont pas tout à fait corrects, " dit Helmbrecht.

Tout en une seule couche

La comparaison avec d'autres techniques d'application de couches de pérovskites sur un support vient à l'esprit. Mais cette technique est fondamentalement différente, Helmbrecht explique. "Toutes les techniques traditionnelles donnent différentes couches de pérovskite les unes à côté des autres ou les unes au-dessus des autres. Notre méthode aboutit à une seule couche composée de différents types de pérovskite." En outre, les pérovskites sont généralement assez sensibles aux traitements utilisés dans les méthodes traditionnelles, comme le mordançage ou le rinçage. Ceux-ci peuvent endommager la pérovskite. Avec la lithographie échangeuse d'ions, ces traitements ne sont plus nécessaires.

"En principe, c'est une méthode beaucoup plus simple pour appliquer un motif de différents semi-conducteurs pérovskites les uns à côté des autres sur une puce ou une LED, " dit Helmbrecht. Les salles blanches ou d'autres conditions spéciales ne sont plus nécessaires. Les chercheurs ont démontré l'utilité de la lithographie par échange d'ions en utilisant la technique pour produire une LED fonctionnelle. " Cela a prouvé le principe. " Différents groupes au sein de l'AMOLF commenceront à l'utiliser technique pour créer d'autres applications.