Des chercheurs de l’école d’ingénierie de Princeton ont créé un semi-conducteur aux propriétés uniques : il n’a que quelques molécules d’épaisseur et peut modifier à plusieurs reprises ses propriétés en réponse à la lumière. C’est un pas vers la création de capteurs, de dispositifs optoélectroniques et de technologies informatiques plus économes en énergie.
Des chercheurs de l’école d’ingénierie de Princeton ont créé un semi-conducteur aux propriétés uniques : il n’a que quelques molécules d’épaisseur et peut modifier à plusieurs reprises ses propriétés en réponse à la lumière. C’est un pas vers la création de capteurs, de dispositifs optoélectroniques et de technologies informatiques plus économes en énergie.
Les progrès des semi-conducteurs au cours des 50 dernières années ont permis aux ingénieurs de créer des dispositifs semi-conducteurs toujours plus petits et d’alimenter des ordinateurs plus efficaces. Mais cette approche atteint ses limites physiques : les dispositifs semi-conducteurs sont si minuscules qu’il est difficile d’en ajouter davantage. Les chercheurs créent désormais de nouveaux matériaux plutôt que de réduire les existants.
« L’un des objectifs futurs pour faire progresser l’électronique n’est pas seulement de fabriquer des matériaux plus petits, mais de les rendre adaptables et plus intelligents », déclare Jaehoon Ji, chercheur postdoctoral et premier auteur de l’article du 1er juillet décrivant la recherche dans Science Advances.
Les semi-conducteurs actuels, utilisés pour alimenter tout ce qui va des téléviseurs aux ordinateurs portables en passant par les micro-ondes, répondent aux signaux électriques. Une fois fabriqués, leur façon de conduire l’électricité reste en grande partie inchangée. Ce nouveau matériau, en revanche, est réactif et modifiable.
« La première étape pour créer des matériaux intelligents est la réactivité », explique Saien Xie, professeur assistant en génie électrique et informatique et auteur principal de l’article. « Les systèmes vivants sont extrêmement intelligents, car ils détectent et réagissent en permanence à leur environnement. Nous voulions créer un matériau capable de réagir de la même façon à des stimuli externes, au lieu de rester figé définitivement. »
Pour atteindre cet objectif, l’équipe a combiné un semi-conducteur ultra-mince avec des molécules sensibles à la lumière qui changent de structure lorsqu’elles sont exposées à différentes longueurs d’onde. Ces modifications altèrent les propriétés électroniques du semi-conducteur, permettant de programmer, d’effacer et de reprogrammer sa conductivité et sa réponse optique par la lumière.
Cela signifie que le matériau ne fonctionne pas comme un simple interrupteur. « Au lieu de passer directement de zéro à un, nous pouvons ajuster progressivement la réponse du matériau puis inverser le processus », précise Ji.
Xie, Ji et leurs collaborateurs ont créé une pièce uniforme de ce semi-conducteur ultra-mince d’un pouce carré. Grâce à elle, ils ont construit des réseaux d’interrupteurs électroniques programmables, une étape vers des systèmes intégrés plus vastes. Ensuite, ils travaillent à connecter ces interrupteurs dans un circuit, une brique élémentaire pour tout dispositif électronique complexe.
« Notre vision à long terme est de construire des composants électroniques dont la fonctionnalité n’est plus figée lors de la fabrication », déclare Xie. « Nous voulons plutôt des dispositifs dont les propriétés peuvent être reconfigurées dynamiquement après leur création. Ces travaux constituent une étape importante vers cet objectif. »
Article : Large-area, photo-programmable 2D semiconductors with chromic molecular functionalization – Journal : Science Advances – DOI : Lien vers l’étude
Source : Princeton U
