La capacité d'assembler des blocs de construction électroniques constitués de molécules individuelles est un objectif important en nanotechnologie. Un groupe de recherche interdisciplinaire de la Friedrich-Alexander Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) est désormais bien plus près d'atteindre cet objectif. L'équipe de chercheurs dirigée par le Pr. Dr. Sabine Maier, Le Prof. Dr. Milan Kivala et le Prof. Dr. Andreas Görling ont assemblé et testé avec succès des conducteurs et des réseaux composés d'individus, molécules de construction nouvellement développées. Ceux-ci pourraient à l'avenir servir de base à des composants de systèmes optoélectroniques, tels que des écrans plats flexibles ou des capteurs. Les chercheurs de la FAU ont publié leurs résultats dans la revue Communication Nature .
Les techniques lithographiques dans lesquelles les structures requises sont découpées dans des blocs existants sont principalement utilisées à l'heure actuelle pour produire des composants micro- et nano-électroniques. « Ceci n'est pas sans rappeler la façon dont un sculpteur crée un objet à partir d'un matériau existant en coupant ce dont il n'a pas besoin. La taille de ces structures est déterminée par la qualité du matériau et nos compétences mécaniques, " explique le professeur Dr. Sabine Maier de la chaire de physique expérimentale. « Nous avons maintenant quelque chose comme un ensemble de briques Lego à utiliser dans le domaine de la nanoélectronique ; cela nous permet de fabriquer les objets requis « de bas en haut », en d'autres termes, nous partons de la base et plaçons les minuscules unités les unes sur les autres."
Les chercheurs peuvent désormais utiliser ces blocs de construction pour produire les plus petites structures unidimensionnelles - les conducteurs - et les structures bidimensionnelles - les réseaux - dans des conditions contrôlées avec précision. Les structures se caractérisent par leur extrême régularité sans défauts structurels. Des structures sans défaut de ce type sont essentielles pour produire de minuscules composants nanoélectroniques aux propriétés diverses.
La base de ces semi-conducteurs organiques synthétiques - les briques Lego pour ainsi dire - a été synthétisée à l'Institut de chimie organique de la FAU. "Notre bloc de construction de base est un triangle composé de 21 atomes de carbone avec un atome d'azote en son centre, avec soit de l'hydrogène, l'iode ou le brome déposés aux coins en fonction de la structure souhaitée' précise le professeur Dr. Milan Kivala de la chaire de chimie organique I. Les chercheurs de la FAU attachent les molécules correspondantes à une surface porteuse en or et celle-ci est ensuite chauffée à 150 - 270°C. Ce processus forme initialement des hexagones ou des chaînes. Lorsque les échantillons atteignent une température de 270°C, les blocs de construction moléculaires forment liés chimiquement, des maillages plats et en nid d'abeilles dont la structure est similaire à celle du graphène, matériau lauréat du prix Nobel.
Le groupe de recherche a déjà réussi à déterminer l'une des propriétés électriques majeures - la "bande interdite". « Nous avons établi que la bande interdite des structures bidimensionnelles est plus petite que celle des arrangements unidimensionnels des mêmes blocs de construction moléculaires, " ajoute le professeur Andreas Görling de la chaire de chimie théorique. «Ces informations nous aideront à l'avenir à prédire les propriétés de ces structures et à les ajuster aux valeurs souhaitées pour des applications optoélectroniques spécifiques.»
Ces recherches ont ouvert la possibilité de fabriquer des composants nanoélectroniques de plus en plus petits. Les techniques lithographiques actuelles utilisées dans la production commerciale de micropuces ne peuvent créer que des structures de plus de 14 nanomètres. Les conducteurs générés à Erlangen sont à peine plus larges qu'un nanomètre et donc environ cinquante mille fois plus fins qu'un cheveu humain. Cependant, un certain nombre de développements supplémentaires sont nécessaires avant de pouvoir les utiliser dans des applications technologiques. Par exemple, il est encore nécessaire de trouver un matériau support électriquement non conducteur approprié.
