Les tablettes tactiles électroniques qui ne coûtent que quelques dollars et les cellules solaires qui coûtent le même prix que les bardeaux de toit sont un pas de plus vers la réalité aujourd'hui.

Des chercheurs du College of Science and Engineering de l'Université du Minnesota et du National Renewable Energy Laboratory à Golden, Colo., ont surmonté des obstacles techniques dans la recherche de bon marché, électronique durable et cellules solaires fabriquées avec des produits chimiques non toxiques. La recherche a été publiée dans le plus récent numéro de Communication Nature , une revue internationale de recherche en ligne.

« Imaginez un monde où chaque enfant d'un pays en développement pourrait apprendre la lecture et les mathématiques à partir d'une tablette tactile qui coûte moins de 10 $ ou de cellules solaires domestiques qui coûtent finalement moins cher que les combustibles fossiles, " a déclaré Uwe Kortshagen, professeur de génie mécanique à l'Université du Minnesota et l'un des co-auteurs de l'article.

L'équipe de recherche a découvert une nouvelle technologie pour produire un type d'encre spécialisé à partir de cristaux de silicium non toxiques de la taille d'un nanomètre, souvent appelée « encre électronique ». Cette « encre électronique » pourrait produire des dispositifs électroniques bon marché avec des techniques qui l'impriment essentiellement sur des feuilles de plastique bon marché.

"Ce processus de production d'électronique est presque comme la sérigraphie d'un numéro sur un maillot de softball, " dit Lance Wheeler, un doctorat en génie mécanique de l'Université du Minnesota. étudiant et auteur principal de la recherche.

Mais ce n'est pas si facile. Rouleur, Kortshagen et le reste de l'équipe de recherche ont développé une méthode pour résoudre les problèmes fondamentaux des encres électroniques au silicium.

D'abord, il y a le besoin omniprésent de molécules organiques « savon-like », appelés ligands, qui sont nécessaires pour produire des encres avec une bonne durée de conservation, mais ces molécules provoquent des résidus néfastes dans les films après impression. Cela conduit à des films aux propriétés électriques trop médiocres pour les appareils électroniques. Seconde, les nanoparticules sont souvent délibérément implantées avec des impuretés, un processus appelé « dopage, " pour améliorer leurs propriétés électriques.

Dans ce nouveau papier, des chercheurs expliquent une nouvelle méthode pour utiliser un gaz ionisé, appelé plasma non thermique, pour non seulement produire des nanocristaux de silicium, mais aussi de recouvrir leurs surfaces d'une couche d'atomes de chlore. Cette couche superficielle de chlore induit une interaction avec de nombreux solvants largement utilisés qui permet la production d'encres au silicium stables avec une excellente durée de conservation sans avoir besoin de molécules de ligand organique. En outre, les chercheurs ont découvert que ces solvants conduisent au dopage des films imprimés à partir de leurs encres au silicium, ce qui leur a donné une conductivité électrique 1, 000 fois plus gros que les films de nanoparticules de silicium non dopés. Les chercheurs ont un brevet provisoire sur leurs découvertes.

"Ce que signifie cette recherche, c'est que nous sommes un pas de plus vers la production d'encre électronique plus pure et plus stable avec des produits chimiques non toxiques, ", a déclaré Kortshagen. "Le plus grand objectif ici est de trouver un moyen pour que cette recherche puisse profiter à tout le monde et faire une réelle différence."