Des scientifiques de l'Université de Chicago ont découvert un moyen de créer un matériau qui peut être fabriqué comme du plastique, mais qui conduit l'électricité comme un métal.
C'est une sorte de « Play-Doh » conducteur : il pourrait donner naissance à une toute nouvelle classe d'appareils électroniques.
La recherche, publiée le 26 octobre dans Nature (je te le mets en lien ici), montre comment créer un type de matériau dans lequel les fragments moléculaires sont désordonnés et désordonnés, mais peuvent toujours très bien conduire l'électricité.
Cela va à l'encontre de toutes les règles que nous connaissons pour la conductivité : pour ne citer qu'un exemple, pour les scientifiques, c'est comme voir une voiture sortir de la route, finir sur l'eau et continuer à rouler à 100 km/h sans changer de comportement.
Vers des appareils électriques modélisables ?
La découverte faite à Chicago est en partie inexplicable et en partie fortuite : comme toutes les grandes découvertes. Il pourrait être d'une utilité extraordinaire.
"En principe, cela ouvre la voie à la conception d'appareils totalement nouveaux", dit-il. John Anderson, professeur agrégé de chimie à l'Université de Chicago et auteur principal de l'étude. «Nous pourrons obtenir des matériaux conducteurs d’électricité, faciles à façonner et très robustes pour un usage quotidien.»
"Il n'y a aucune théorie pour expliquer cela"
Nous le savons : les matériaux conducteurs sont cruciaux pour les téléviseurs, les téléphones portables et autres appareils électroniques. Les plus connus et les plus appréciés sont les métaux : cuivre, or, aluminium.
Il y a environ 50 ans, les scientifiques ont réussi à créer des conducteurs fabriqués à partir de matériaux organiques, grâce à un traitement chimique appelé « dopage ». Bref, en pulvérisant plusieurs atomes ou électrons à travers le matériau. Cela a donné naissance à des matériaux plus flexibles et malléables que les métaux traditionnels, mais le problème est qu'ils ne sont pas très stables : ils peuvent perdre leur conductivité s'ils sont exposés à l'humidité ou si la température devient trop élevée.
Tous ces conducteurs métalliques organiques ont une caractéristique commune : ils sont constitués de rangées droites et rapprochées d'atomes ou de molécules. Et les scientifiques pensaient que c’était la configuration optimale pour bien conduire l’électricité.
Lorsque le premier auteur de cette étude, Jiaze Xie, a commencé à expérimenter certains matériaux découverts il y a des années, mais largement ignorés, il a découvert quelque chose de surprenant.
En enfilant des atomes de nickel comme des perles dans un « collier » moléculaire composé de carbone et de soufre, il a remarqué que le matériau résultant conduisait l’électricité. Et il l'a très bien fait.
"Nous l'avons chauffé, refroidi, exposé à l'air et à l'humidité, et même pulvérisé avec de l'acide, mais rien ne s'est produit", disent les scientifiques. Et, plus surprenant encore, la structure moléculaire du matériau est désordonnée. "Cela ne devrait pas être un métal", dit Anderson. "Il n'existe aucune théorie solide pour expliquer cela."
Les scientifiques deviennent fous
Xie, Anderson et ses collègues tentent de comprendre comment ce « truc » pourrait conduire l’électricité. L’hypothèse est que le matériau forme des couches, comme des feuilles dans une lasagne. Pour cette raison, même en le manipulant, les électrons peuvent toujours se déplacer à l’intérieur tant que ces fines couches sont en contact.
Le résultat final est sans précédent pour un matériau conducteur. Comme mentionné, c'est presque comme un Play-Doh conducteur : vous pouvez le mettre en place et il continue de faire son travail.
Les scientifiques sont ravis parce que la découverte suggère un principe de conception fondamentalement nouveau pour la technologie électronique. Un principe aux applications pratiquement infinies.
Ce n'est pas tout : alors que les métaux doivent généralement être fondus avant d'obtenir la forme idéale pour une puce ou un appareil, ce nouveau matériau n'a pas de telles limitations : il peut être produit à température ambiante.
