Des chercheurs de l'Université de l'Illinois ont mis au point un moyen de combler les lacunes dans les fils trop petites pour même le plus petit fer à souder du monde.

Dirigé par le professeur de génie électrique et informatique Joseph Lyding et l'étudiant diplômé Jae Won Do, l'équipe de l'Illinois a publié ses résultats dans la revue Lettres nano .

Les nanotubes de carbone sont comme de minuscules fils creux de carbone d'à peine 1 atome d'épaisseur - similaires au graphène mais cylindriques. Les chercheurs ont exploré leur utilisation comme transistors au lieu du silicium traditionnel, parce que les nanotubes de carbone sont plus faciles à transporter sur des substrats alternatifs, tels que de fines feuilles de plastique, pour l'électronique flexible à faible coût ou les écrans plats.

Les nanotubes de carbone eux-mêmes sont des conducteurs de haute qualité, mais créer des tubes uniques pouvant servir de transistors est très difficile. Les réseaux de nanotubes sont beaucoup plus faciles à réaliser, mais le courant doit sauter à travers des jonctions d'un nanotube à l'autre, le ralentir. Dans les fils électriques standard, de telles jonctions seraient soudées, mais comment combler les écarts à si petite échelle ?

"Il m'est venu à l'esprit que ces jonctions de nanotubes deviendraient chaudes lorsque vous y ferez passer du courant, " dit Lyding, "un peu comme un câblage défectueux dans une maison peut créer des points chauds. Dans notre cas, nous utilisons ces points chauds pour déclencher une réaction chimique locale qui dépose du métal qui nano-soude les jonctions."

Le groupe de Lyding a fait équipe avec Eric Pop, professeur agrégé de génie électrique et informatique, et John Rogers, Professeur Swanlund en science et ingénierie des matériaux, experts en synthèse et transfert de nanotubes de carbone, ainsi que le professeur de chimie Greg Girolami. Girolami est un expert dans un procédé qui utilise des gaz pour déposer des métaux sur une surface, appelé dépôt chimique en phase vapeur (CVD).

Le processus de nano-soudage est simple et autorégulé. Un réseau de nanotubes de carbone est placé dans une chambre remplie de molécules de gaz contenant du métal. Lorsqu'un courant traverse le transistor, les jonctions chauffent à cause de la résistance lorsque les électrons circulent d'un nanotube à l'autre. Les molécules réagissent à la chaleur, déposer le métal aux points chauds et "souder" efficacement les jonctions. Puis la résistance chute, ainsi que la température, donc la réaction s'arrête.

La nano-soudure ne prend que quelques secondes et améliore les performances de l'appareil d'un ordre de grandeur - presque au niveau des appareils fabriqués à partir de nanotubes simples, mais beaucoup plus facile à fabriquer à grande échelle.

« Il serait facile d'insérer le processus CVD dans les flux de processus existants, " Lyding a déclaré. "La technologie CVD est disponible dans le commerce sur étagère. Les gens peuvent fabriquer ces transistors avec la possibilité de les allumer afin que ce processus puisse être effectué. Ensuite, une fois terminé, ils peuvent terminer le câblage et les connecter aux circuits. En fin de compte, ce serait une procédure à faible coût. »

Maintenant, le groupe travaille à affiner le processus.

"Nous pensons que nous pouvons le rendre encore meilleur, " dit Lyding. " C'est le prélude, nous esperons, mais c'est en fait assez important."