Une électronique verte et durable, c’est possible ?
Chimie ● Physique ● Science des matériaux
#électronique #semi-conducteurs #solides organiques
Brochure pliable avec poster au verso
Arthur Dubois
Graphiste et motion designer
@arthurdelaforet
www.arthurdubois.me
Guillaume Schweicher
Chercheur qualifié FNRS
Laboratoire de Chimie des Polymères (LCP), Faculté des Sciences, ULB
« Recherche en Perspective, c’est une vraie aventure : monter un projet avec une personne issue du monde des arts, en discuter, apprendre à vulgariser et à aller à l’essence même de sa recherche pour la rendre claire et compréhensible et ainsi donner libre cours à l’artiste pour décrire, à sa façon, la beauté de la science. »
« L’idée de mêler art et science m’a toujours donné envie.
On parle ici de deux concepts opposés, à tort, dans l’inconscient des gens, mais qui a pris tout son sens dans cette collaboration avec Guillaume ! D’autant plus qu’en tant que graphiste, et dans ma propre pratique du graphisme, on approche les travaux d’une manière déjà assez pragmatique. Cette collaboration a donné plein de jolis projets, qui méritent tous d’être appréciés ! »
Peut-on développer de nouveaux matériaux semi-conducteurs pour une électronique plus verte et durable ?
Atteindre/préserver la cohérence du transport de charge dans les semi-conducteurs organiques et hybrides pour élucider leurs mécanismes de transport de charge
L’électronique fait partie de notre quotidien et a bouleversé notre économie et style de vie. Ses coûts énergétiques et environnementaux sont toutefois énormes : la production de puces de circuits imprimés à base de silicium requiert des coûts élevés de production et purification, tandis que plus de 50 millions de tonnes de déchets électroniques sont produites chaque année. Il s’agit d’un problème environnemental et sociétal et il est donc nécessaire de développer une électronique plus verte et respectueuse de notre environnement.
Au cours des deux dernières décennies, les semi- conducteurs organiques ont émergé en tant qu’alternative prometteuse : des molécules à base de carbone pour faire passer un courant !
Ils présentent de multiples avantages par rapport au silicium :
ils sont constitués d’éléments abondants, les éléments de la vie : le carbone, l’oxygène, l’hydrogène, l’azote et le soufre.
ils sont plus simples et moins chers à produire grâce à la chimie du carbone.
leurs propriétés sont faites sur mesure via la chimie et le design moléculaire.
leur solubilité permet de les mettre en œuvre via solution et de les imprimer directement pour arriver à des applications flexibles.
leur capacité à conduire des ions en plus des charges électriques rend une interface possible avec le monde du vivant.
Ces nouveaux matériaux vont donc permettre des révolutions au niveau des technologies (écrans OLED et circuits imprimés flexibles), de l’énergie (panneaux solaires, éclairage flexible) et de la santé (médecine adaptée aux patient·e·s - senseurs multi-stimuli). Leurs performances sont toutefois encore inférieures à celles des semi-conducteurs inorganiques (dont le silicium), résultat de leur plus faible énergie de cohésion. Ils présentent
une plus grande sensibilité à l’agitation (vibration) thermique
des défauts structuraux
ainsi qu’une réactivité avec l’eau, source de piège pour les électrons.
L’objectif de ma recherche consiste donc à travailler sur ces 3 axes (3 défauts majeurs) afin de développer de nouveaux matériaux aux performances pouvant entrer en compétition avec leurs homologues inorganiques. Il s’agit donc d’un projet à l’interface entre sciences fondamentales et technologies.
Pour ce faire, Guillaume Schweicher et ses collègues :
travaillent au développement de matériaux résilients au désordre énergétique (moins sensibles aux modes de vibration),
utilisent des méthodes de mise en œuvre pour réduire leurs défauts structuraux
et étudient la réactivité de ces matériaux avec l’eau afin de les rendre insensibles à ces pièges.
L’ensemble de ces connaissances cumulées permet d’améliorer continuellement le design de nos semi-conducteurs organiques ainsi que leurs performances. Cela nous permettra d’obtenir, je l’espère, des matériaux qui changeront notre électronique dans le futur.