Inspiré par les éléments structurels uniques des membranes cellulaires biologiques animales et végétales, Des chercheurs de l'Université Purdue ont intensifié la production d'électronique à l'échelle nanométrique en reproduisant la précision moléculaire vivante et en "croissant" un circuit de cellules solaires à utiliser sur des surfaces électroniques.

La technologie pourrait relever certains des plus grands défis de la production de dispositifs électroniques et optoélectroniques à l'échelle nanométrique :s'adapter pour répondre à la demande de production de meilleurs, téléphones plus rapides, ordinateurs et autres appareils électroniques.

Dans les membranes cellulaires, des molécules avec des têtes et des queues distinctes se tiennent ensemble, fermement emballé, comme des banlieusards dans un métro aux heures de pointe. Pour la plupart, seules les têtes des molécules sont exposées à l'environnement autour de la cellule, où ils contrôlent les interactions avec d'autres cellules et avec le monde en général.

"La biologie a développé un ensemble phénoménal de blocs de construction pour intégrer des informations chimiques dans une surface, " a déclaré Shelley Claridge, professeur adjoint de chimie et de génie biomédical à Purdue, qui dirige le groupe. "Nous espérons traduire ce que nous avons appris de la conception biologique pour relever les défis actuels de mise à l'échelle dans la fabrication industrielle de dispositifs électroniques et optoélectroniques à l'échelle nanométrique."

L'un de ces défis de mise à l'échelle concerne le contrôle de la structure de surface à des échelles inférieures à 10 nanomètres, un besoin commun aux appareils modernes pour l'informatique et la conversion d'énergie.

Le groupe de recherche de Claridge a découvert qu'il est possible de concevoir des surfaces dans lesquelles se trouvent des phospholipides, plutôt que de rester à la surface, exposant les têtes et les queues de chaque molécule. Parce que la membrane cellulaire est remarquablement mince, juste quelques atomes à travers, cela crée des motifs chimiques rayés avec des échelles comprises entre 5 et 10 nm, une échelle très pertinente pour la conception d'appareils.

Une découverte unique de l'équipe révèle que ces rayures, les monocouches « assises » de phospholipides influencent la forme et l'alignement des nanogouttelettes liquides placées sur les surfaces. Un tel mouillage directionnel à l'échelle moléculaire peut localiser les interactions en phase solution avec les matériaux 2D, faciliter potentiellement le dépôt de constituants pour les dispositifs à base de graphène.