vendredi 2 mai 2014

Le MIT a mis au point un matériau encore plus performant que le graphène

Des chercheurs du Massachussetts Institute of Technology et de l’université Harvard ont développé un nouveau matériau de synthèse qui serait encore plus performant que le graphène et ouvrirait la porte à toute une famille de nouveaux matériaux.

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L’informatique et l’électronique de demain, ce seront des écrans souples, des processeurs mille fois plus puissants, des batteries que l’on recharge en quelques secondes… Des applications incroyables qui reposent sur de nouveaux matériaux pour remplacer ce bon vieux silicium. Et le graphène, jusqu’ici en bonne position pour devenir le graal des technologies émergentes, vient peut-être de se trouver un nouveau concurrent de poids.
© JACS
Diagramme de la structure moléculaire du nouveau matériau développé par le MIT et l'université d'Harvard.
Ce sont des scientifiques de l’université d’Harvard (Massachussetts) et du MIT qui ont trouvé ce nouveau matériau, bidimensionnel comme le graphène. Il repose sur la combinaison de nickel et d’un mélange organique appelé HITP, d’où son nom : Ni3(HITP)2. Il présente plusieurs avantages par rapport au graphène, dont l’utilisation et surtout la fabrication est très contraignante.
Tout d’abord, il est plus facile à produire. Ses composants s’assemblent eux-mêmes par strates parfaitement alignées qui prennent la forme d’un flocon. Cette « souplesse » devrait également permettre de plus facilement le contraindre pour des applications différentes.
Ensuite, ce nouveau matériau possède une « bande interdite » utilisable. Pour schématiser, la bande d’énergie interdite est une partie du matériau qui ne conduit pas le courant électrique et se situe entre la bande de valence, non conductrice, et celle de conduction, qui permet le passage du courant. Cette capacité à éviter la déperdition électrique, à isoler le passage de courant est essentielle à la fabrication de composants électroniques ou à celle de cellules solaires.
Or, si le graphène est un extrêmement bon conducteur électrique et thermique et s’avère très résistant, il manque d’une bande interdite, qui oblige ses utilisateurs à des contorsions visant à changer sa structure, notamment en attachant d’autres molécules, pour certains usages. Ces ajouts aboutissent en définitive à détériorer les performances du graphène.

Le premier d'une grande famille ?

Les chercheurs ont jusqu’à présent réaliser des tests de conductivités électriques avec des amas de Ni3(HITP)2. Les excellents résultats obtenus sont très encourageants car la version bidimensionnelle devrait autoriser des performances bien meilleures. Mircea Dincă, professeur assistant au MIT, déclarait : « nous avons toutes les raisons de croire que les propriétés des particules sont moins que celles d’une feuille. Mais elles n’en demeurent pas moins impressionnantes »
Mais le meilleur reste peut-être à venir. Il se pourrait bien que ce nouveau matériau ne soit que le premier d’une grande famille d’éléments fabriqués à partir de différents métaux et composants organiques. « Nous avons désormais un arsenal entier de synthèses organiques et inorganiques », expliquait Mircea Dincă. Des matériaux qui pourront être travaillés afin « d’ajuster leur propriété, avec une précision atomique et des possibilités de modifications virtuellement infinies ».
Ces travaux pourraient être appliqués aux composants électroniques, comme les super condensateurs, ou les cellules photovoltaïques. L’approche des chercheurs bostoniens est en tout cas saluée par le milieu scientifique qui loue « l’approche novatrice et surprenante » et la qualité d’un travail « extraordinaire ».

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