Les propriétés exceptionnelles des minuscules cylindres moléculaires connus sous le nom de nanotubes de carbone ont séduit les chercheurs pendant des années en raison de la possibilité qu'ils pourraient servir de successeurs au silicium en posant la logique pour les plus petits, appareils électroniques plus rapides et moins chers.

Tout d'abord, ils sont minuscules - à l'échelle atomique et peut-être près de la limite physique de la taille que vous pouvez réduire pour un seul interrupteur électronique. Comme le silicium, ils peuvent être de nature semi-conductrice, un fait essentiel pour les circuits imprimés, et ils peuvent subir une commutation électrique rapide et hautement contrôlable.

Mais un grand obstacle à la construction d'électronique utile avec des nanotubes de carbone a toujours été le fait que lorsqu'ils sont disposés en films, une certaine partie d'entre eux agira plus comme des métaux que comme des semi-conducteurs - un défaut impitoyable qui encrasse le film, court-circuite le circuit et jette une clé dans les engrenages de tout appareil électronique potentiel.

En réalité, selon le professeur John Rogers de l'Université de l'Illinois-Urbana Champaign, la pureté doit dépasser 99,999%, ce qui signifie même un tube défectueux sur 100, 000 suffit pour tuer un appareil électronique. "Si vous avez une pureté inférieure à cela, " il a dit, "cette classe de matériaux ne fonctionnera pas pour les circuits semi-conducteurs."

Maintenant, Rogers et une équipe de chercheurs ont montré comment retirer les nanotubes de carbone métalliques des réseaux à l'aide d'une méthode relativement simple, procédure évolutive qui ne nécessite pas d'équipement coûteux. Leur travail est décrit cette semaine dans le Journal de physique appliquée .

La route de la purification

Bien qu'il s'agisse d'un problème persistant au cours des 10 à 15 dernières années, le défi d'uniformiser, des réseaux alignés de nanotubes de carbone emballés avec de bonnes densités sur des films minces ont été largement résolus par plusieurs groupes de scientifiques différents ces dernières années, dit Rogers.

Cela vient de laisser le deuxième problème, qui consistait à trouver un moyen de purifier le matériau pour s'assurer qu'aucun des tubes n'avait un caractère métallique - un problème épineux qui était resté sans solution. Certaines méthodes de purification étaient faciles à mettre en œuvre mais n'atteignaient pas le niveau de purification nécessaire pour fabriquer des composants électroniques utiles. Des approches très récentes offrent le bon niveau de purification mais reposent sur des équipements coûteux, mettant le processus hors de portée de la plupart des chercheurs.

Comme l'équipe le rapporte cette semaine, ils ont pu déposer une fine couche de matière organique directement sur une feuille de nanotubes en réseau en contact avec une feuille de métal. Ils ont ensuite appliqué du courant à travers la feuille, qui a permis au courant de circuler à travers les nanotubes qui étaient des conducteurs métalliques - mais pas la majeure partie des tubes, qui étaient semi-conducteurs.

Le courant a réchauffé les nanotubes métalliques d'une infime quantité, juste assez pour créer un "flux capillaire thermique" qui a ouvert une tranchée dans la couche de finition organique au-dessus d'eux. Non protégé, les tubes métalliques pourraient ensuite être gravés à l'aide d'un instrument de paillasse standard, puis la couche de finition organique pourrait être lavée. Cela a laissé une plaquette électronique recouverte de nanotubes semi-conducteurs exempts de contaminants métalliques, dit Rogers. Ils l'ont testé en construisant des réseaux de transistors, il a dit.

"Vous vous retrouvez avec un appareil qui peut s'allumer et s'éteindre comme prévu, basé sur le caractère purement semi-conducteur, ", a déclaré Rogers.