Actuellement, la plupart des pièces d'un téléphone intelligent sont faites de silicium et d'autres composés, qui sont chers et cassent facilement, mais avec près de 1,5 milliard de smartphones achetés dans le monde l'année dernière, les fabricants sont à la recherche de quelque chose de plus durable et moins coûteux.

Dr Elton Santos de l'École de mathématiques et de physique de l'Université Queen's, a travaillé avec une équipe de scientifiques de premier plan de l'Université de Stanford, Université de Californie, California State University et l'Institut national des sciences des matériaux au Japon, créer de nouveaux dispositifs hybrides dynamiques capables de conduire l'électricité à des vitesses sans précédent et légers, durable et facile à fabriquer dans des usines de semi-conducteurs à grande échelle.

L'équipe a découvert qu'en combinant des molécules semi-conductrices C 60 avec des matériaux en couches, comme le graphène et le hBN, ils pourraient produire une technologie matérielle unique, qui pourrait révolutionner le concept des appareils intelligents.

La combinaison gagnante fonctionne parce que hBN assure la stabilité, compatibilité électronique et charge d'isolement au graphène tandis que C 60 peut transformer la lumière du soleil en électricité. Tout appareil intelligent fabriqué à partir de cette combinaison bénéficierait du mélange de fonctionnalités uniques, qui n'existent pas dans les matériaux naturellement. Ce processus, qui est appelé solides de van der Waals, permet de rassembler et d'assembler des composés de manière prédéfinie.

Le Dr Elton Santos explique :« Nos résultats montrent que ce nouveau « matériau miracle » a des propriétés physiques similaires à celles du silicium, mais il a une stabilité chimique améliorée, légèreté et souplesse, qui pourrait potentiellement être utilisé dans des appareils intelligents et serait beaucoup moins susceptible de se briser.

"Le matériau pourrait également signifier que les appareils utilisent moins d'énergie qu'auparavant en raison de l'architecture de l'appareil, ce qui pourrait améliorer la durée de vie de la batterie et réduire les chocs électriques."

Il a ajouté :« En réunissant des scientifiques du monde entier avec une expertise en chimie, la physique et la science des matériaux, nous avons pu travailler ensemble et utiliser des simulations pour prédire comment tous les matériaux pourraient fonctionner lorsqu'ils sont combinés - et finalement comment ceux-ci pourraient fonctionner pour aider à résoudre les problèmes quotidiens.

"Cette recherche de pointe arrive à point nommé et constitue un sujet d'actualité impliquant des acteurs clés du domaine, ce qui ouvre une voie internationale claire pour mettre Queen's sur la feuille de route d'autres enquêtes en suspens. »

Le projet a d'abord commencé du côté de la simulation, où le Dr Santos a prédit qu'un tel assemblage de hBN, le graphène et le C60 pourraient donner un solide doté de nouvelles propriétés physiques et chimiques remarquables. Puis, il s'est entretenu avec ses collaborateurs le professeur Alex Zettl et le Dr Claudia Ojeda-Aristizabal à l'Université de Californie, et California St University à Long Beach (CA) au sujet des résultats. Il y avait une forte synergie entre la théorie et les expériences tout au long du projet.

Le Dr Santos a déclaré:"C'est une sorte de" projet de rêve "pour un théoricien car la précision obtenue dans les expériences correspondait remarquablement à ce que j'avais prédit et ce n'est normalement pas facile à trouver. Le modèle a fait plusieurs hypothèses qui se sont avérées complètement droit."

Les résultats, qui ont été publiés dans l'une des revues les plus prestigieuses au monde ACS Nano , ouvrir les portes pour une exploration plus approfondie de nouveaux matériaux. Un problème qui doit encore être résolu avec les recherches actuelles de l'équipe est que le graphène et la nouvelle architecture matérielle manquent d'une « bande interdite », qui est la clé des opérations de mise en marche et d'arrêt effectuées par les appareils électroniques.

Cependant, L'équipe du Dr Santos étudie déjà une solution potentielle - les dichalcogénures de métaux de transition (TMD). Ce sont un sujet brûlant en ce moment car ils sont très stables chimiquement, ont de grandes sources de production et des bandes interdites qui rivalisent avec le silicium.

Il explique :« En utilisant ces résultats, nous avons maintenant produit un modèle mais à l'avenir, nous espérons ajouter une fonctionnalité supplémentaire avec les TMD. Ce sont des semi-conducteurs, qui contournent le problème de la bande interdite, nous avons donc maintenant un vrai transistor à l'horizon."