09/05/2011 - Structures pentagonales propulsent la nanoélectronique organique

Menéame

Ils forment de minces films auto-assemblageables, avec lesquels des dispositifs électroniques ultra petits et à haut rendement peuvent être fabriqués.

Une recherche menée par des ingénieurs et des scientifiques de l’Université de Cambridge et de l’université de Rutgers a permis de réaliser un progrès considérable dans le domaine de la nanoélectronique organique. Les chercheurs ont réussi à créer des films organiques minces qui permettront de développer des dispositifs électroniques ultra-minuscules de grande capacité. Le système pourrait avoir des applications dans les domaines de l’informatique, de l’énergie solaire et de l’audiovisuel. Pour Pablo Javier Piacente.

La nanoélectronique organique est l’un des principaux domaines de recherche de nouveaux dispositifs électroniques ultra petits de capacité maximale. Des ingénieurs et des chercheurs de l’Université de Cambridge et de l’université de Rutgers ont réalisé un progrès important dans ce domaine, en concevant une nouvelle classe de films organiques minces qui pourraient être utilisés dans l’informatique, les énergies renouvelables et les dispositifs audiovisuels.

Les molécules utilisées dans ces films minces de forme pentagonale se joignent avec une force inhabituelle et une symétrie aux surfaces de cuivre, montrant ainsi une grande efficacité dans l’interaction avec les molécules voisines. Cette combinaison sans précédent est idéale pour la création de dispositifs de nanoélectronique organique, avec des applications possibles dans différents domaines de l’industrie.

Actuellement, l’électronique commerciale est consciente de ses limites. La puissance de calcul d’une certaine taille de puce d’ordinateur est doublée tous les dix-huit mois, dans un phénomène connu sous le nom de loi Moore. Toutefois, une fin à cette croissance est attendue sous peu.

Dans le même temps, l’efficacité des composants électroniques utilisés pour la production d’électricité à partir du soleil ou dans les dispositifs d’éclairage est également limitée en ce qui concerne le développement de techniques de fabrication à l’échelle nanométrique. La sortie de ce col de bouteille serait la nano-électronique organique, qui intègre des composants organiques (tels que des polymères) capables de s’assembler pour créer des dispositifs ultra-minutes.

Prometteurs résultats expérimentaux

Le travail des ingénieurs et chercheurs de Cambridge et de Rutgers a été publié dans un récent article de la revue spécialisée Physical Review Letters, et a été diffusé dans un communiqué de presse de l’Université de Cambridge. L’une des clés de cette avancée est l’utilisation de la symétrie pentagonale, qui permet une plus grande efficacité dans la liaison des molécules qui composent les fines films organiques.

Les spécialistes ont approfondi la connaissance de ces structures, une étape nécessaire pour adapter à l’échelle moléculaire ces films aux dispositifs électroniques organiques, ce qui faciliterait la création de composants ultra petits, impossibles à réaliser avec les techniques conventionnelles de fabrication.

D’après le Dr. Holly Hedgeland, l’un des responsables de la recherche et spécialiste du département de physique de l’Université de Cambridge, l’industrie des semi-conducteurs a une motivation claire pour le développement à l’échelle moléculaire de technologies innovantes capables de remplacer celles qui sont actuellement utilisées.

L’équipe interdisciplinaire qui a mené cette étude a développé une nouvelle classe de film fin avec des molécules organiques incorporées dans le cyclopentadienil (C5H5), qui interagissent par une charge électronique importante avec une surface en cuivre. Les résultats expérimentaux obtenus sont surprenants.

symétrie pentagonale

Après avoir développé des calculs avancés, les chercheurs ont été en mesure d’étudier le comportement dynamique d’une couche de cyclopentadienyle sur une surface de cuivre, et de déduire que le transfert de charge entre le métal et la molécule organique se faisait dans un sens contraire à ce qui était traditionnellement attendu.

La clé du comportement particulier du cyclopentadiène réside dans sa symétrie pentagonale, caractéristique qui facilite son intégration avec la symétrie triangulaire de la surface du cuivre. De plus, la structure électronique interne garantit une stabilité maximale, en encourageant un niveau élevé de transfert de charge et en créant un lien ionisé solide.

D’autre part, le caractère inhabituel du transfert de charge obtenu évite la répulsion entre les molécules adjacentes, permettant la formation de films à haute densité. En même temps, les molécules restent très mobiles et pourtant fortement liées à la surface de cuivre, avec un degré élevé de stabilité thermique.

En résumé, il s’agit d’une combinaison de propriétés physiques qui offrent un énorme potentiel pour le développement de nouvelles classes de films organiques capables de s’auto-assembler, idéales aussi pour l’utilisation dans différentes applications technologiques liées à l’informatique, au domaine de l’énergie solaire et à différents dispositifs d’affichage.

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