Au cours du dernier demi-siècle, les scientifiques ont rasé les films de silicium en un brin d'atomes à la recherche de plus petits, électronique plus rapide. Pour la prochaine série de percées, bien que, ils auront besoin de nouvelles façons de construire des appareils encore plus petits et plus puissants.

Une étude menée par des chercheurs d'UCicago, publié le 20 septembre dans La nature , décrit une méthode innovante pour fabriquer des empilements de semi-conducteurs d'une épaisseur de quelques atomes seulement. La technique offre aux scientifiques et aux ingénieurs un moyen simple, méthode rentable pour rendre mince, couches uniformes de ces matériaux, ce qui pourrait étendre les capacités des appareils, des cellules solaires aux téléphones portables.

L'empilement de fines couches de matériaux offre une gamme de possibilités pour fabriquer des appareils électroniques aux propriétés uniques. Mais fabriquer de tels films est un processus délicat, avec peu de marge d'erreur.

"L'ampleur du problème que nous examinons est, imaginez essayer de poser une feuille de film plastique de la taille de Chicago sans y avoir de bulles d'air, " dit Jiwoong Park, un professeur UChicago avec le Département de chimie, l'Institut de génie moléculaire et l'Institut James Franck, qui a dirigé l'étude. "Lorsque le matériau lui-même n'a que des atomes d'épaisseur, chaque petit atome parasite est un problème."

Aujourd'hui, ces couches sont "cultivées" au lieu de les empiler les unes sur les autres. Mais cela signifie que les couches inférieures doivent être soumises à des conditions de croissance difficiles telles que des températures élevées pendant que les nouvelles couches sont ajoutées, un processus qui limite les matériaux avec lesquels les fabriquer.

L'équipe de Park a plutôt réalisé les films individuellement. Puis ils les mettent sous vide, les a épluchés et collés les uns aux autres, comme les notes Post-It. Cela a permis aux scientifiques de réaliser des films liés à des liaisons faibles au lieu de liaisons covalentes plus fortes, interférant moins avec les surfaces parfaites entre les couches.

"Les films, contrôlé verticalement au niveau atomique, sont d'une qualité exceptionnelle sur des tranches entières, " dit Kibum Kang, un associé postdoctoral qui était le premier auteur de l'étude.

Kan-Heng Lee, un étudiant diplômé et co-premier auteur de l'étude, puis testé les propriétés électriques des films en les transformant en dispositifs et montré que leurs fonctions peuvent être conçues à l'échelle atomique, ce qui pourrait leur permettre de servir d'ingrédient essentiel pour les futures puces informatiques.

La méthode ouvre une myriade de possibilités pour de tels films. Ils peuvent être fabriqués sur de l'eau ou des plastiques; on peut les faire se détacher en les plongeant dans l'eau; et ils peuvent être sculptés ou modelés avec un faisceau d'ions. Les chercheurs explorent toute la gamme de ce qui peut être fait avec la méthode, ce qu'ils ont dit est simple et rentable.

"Nous nous attendons à ce que cette nouvelle méthode accélère la découverte de nouveaux matériaux, en plus de permettre une fabrication à grande échelle, " dit Park.