Semblable au carbone, le silicium forme des réseaux bidimensionnels qui n'ont qu'une couche atomique d'épaisseur. Comme le graphène, ces couches possèdent des propriétés optoélectriques extraordinaires. En les incorporant dans un polymère, Des scientifiques de l'Université technique de Munich (TUM) ont développé un matériau composite stable qui peut être traité avec la technologie polymère standard. Crédit :Tobias Helbich / TUM
Les nanofeuillets de silicium sont minces, des couches bidimensionnelles aux propriétés optoélectroniques exceptionnelles très proches de celles du graphène. Quoique, les nanofeuillets sont moins stables. Aujourd'hui, les chercheurs de l'Université technique de Munich (TUM) ont, Pour la toute première fois, a produit un matériau composite combinant des nanofeuillets de silicium et un polymère à la fois résistant aux UV et facile à traiter. Cela rapproche considérablement les scientifiques des applications industrielles telles que les écrans flexibles et les capteurs photoélectriques.
Semblable au carbone, le silicium forme des réseaux bidimensionnels qui n'ont qu'une couche atomique d'épaisseur. Comme le graphène, pour la découverte desquels Andre Geim et Konstantin Novoselov ont reçu le prix Nobel en 2010, ces couches possèdent des propriétés optoélectriques extraordinaires. Les nanofeuillets de silicium pourraient ainsi trouver une application en nanoélectronique, par exemple dans les écrans flexibles, transistors à effet de champ et photodétecteurs. Grâce à sa capacité à stocker des ions lithium, il est également envisagé comme matériau d'anode dans les batteries rechargeables au lithium.
« Les nanofeuillets de silicium sont particulièrement intéressants car les technologies de l'information d'aujourd'hui reposent sur le silicium et, contrairement au graphène, le matériel de base n'a pas besoin d'être échangé, " explique Tobias Helbich de la chaire WACKER de chimie macromoléculaire au TUM. " Cependant, les nanofeuilles elles-mêmes sont très délicates et se désintègrent rapidement lorsqu'elles sont exposées à la lumière UV, ce qui a considérablement limité leur application jusqu'à présent."
Polymère et nanofeuilles - le meilleur des deux mondes en un
Maintenant Helbich, en collaboration avec le professeur Bernhard Rieger, Chaire de chimie macromoléculaire, a pour la première fois intégré avec succès les nanofeuillets de silicium dans un polymère, les protéger de la pourriture. À la fois, les nanofeuillets sont protégés contre l'oxydation. Il s'agit du premier nanocomposite à base de nanofeuillets de silicium.
"Ce qui rend notre nanocomposite spécial, c'est qu'il combine les propriétés positives de ses deux composants, " explique Tobias Helbich. " La matrice polymère absorbe la lumière dans le domaine UV, stabilise les nanofeuillets et confère au matériau les propriétés du polymère, tout en maintenant les propriétés optoélectroniques remarquables des nanofeuillets."
Semblable au carbone, le silicium forme des réseaux bidimensionnels qui n'ont qu'une couche atomique d'épaisseur. Comme le graphène, les couches bidimensionnelles présentent des propriétés optoélectroniques exceptionnelles. Intégrés dans un polymère, ils sont stables et peuvent être utilisés pour des applications dans le domaine émergent de la nanoélectronique. Crédit :Uli Benz / TUM
Objectif à long terme de la nanoélectronique - À pas de géant vers l'application industrielle
Sa flexibilité et sa durabilité contre les influences extérieures rendent également le matériau nouvellement développé compatible avec la technologie polymère standard pour le traitement industriel. Cela met les applications réelles à portée de main.
Les composites sont particulièrement bien adaptés pour une application dans le domaine en plein essor de la nanoélectronique. Ici, Les composants électroniques "classiques" comme les circuits et les transistors sont implémentés à des échelles inférieures à 100 nanomètres. Cela permet de réaliser de toutes nouvelles technologies - pour des processeurs informatiques plus rapides, par exemple.
Photodétecteur nanoélectronique
La première application réussie du nanocomposite construit par Helbich n'a été présentée que récemment dans le cadre du programme d'études supérieures ATUMS (Alberta / TUM International Graduate School for Functional Hybrid Materials) :Alina Lyuleeva et le professeur Paolo Lugli de l'Institute of Nanoelectronics de la TU Munich , en collaboration avec Helbich et Rieger, réussi à construire un photodétecteur basé sur ces nanofeuillets de silicium.
À cette fin, ils ont monté les nanofeuillets de silicium incrustés de polymère sur une surface de dioxyde de silicium recouverte de contacts en or. En raison de ses dimensions lilliputiennes, ce type de détecteur nanoélectronique permet d'économiser beaucoup d'espace et d'énergie.
