Des chercheurs de l’université technologique de Munich ouvrent la voie vers une production de masse de composants électroniques d’un nouveau genre à prix avantageux. Ils travaillent en particulier sur des capteurs de pression et de température pour la peau robotique électronique ou des applications bioniques.
Un nanotube de carbone se compose d’une molécule unique cylindrique constituée d’une couche enroulée d’atomes de carbone, liés entre eux selon une structure en nid d’abeille. Un tel corps creux présente un diamètre d’environ 1 nm seulement, mais peut être plusieurs millions de fois plus long que large. Chaque tube est particulièrement étanche et résistant à la traction et selon les détails de la structure, l’intérieur du tube peut avoir des caractéristiques électriques semi-conductrices ou semblables à un métal.
Les chercheurs de l’université technologique de Munich se sont intéressés avant tout à ce que l’on peut créer avec une grande masse de nanotubes. S’ils sont étalés en un film fin, ils forment par exemple des réseaux conducteurs pouvant servir d’électrode. Les films structurés et feuilletés peuvent être utilisés comme capteurs ou transistors. Il est possible de moduler la résistance électrique de ces films à l’aide d’une tension externe ou par l’adsorption de molécules de gaz.
Les chercheurs peuvent ainsi concevoir des capteurs de gaz à partir de nanotubes de carbone, largement supérieurs aux autres technologies grâce à toutes leurs caractéristiques combinées. Ils réagissent en continu aux plus petites modifications de concentration des gaz comme l’ammoniac, le dioxyde de carbone et le protoxyde d’azote. Ils fonctionnent à température ambiante, en consommant peu d’énergie. Enfin, ils peuvent être pulvérisés sur des substrats flexibles étendus, comme les films plastiques souples, grâce à des procédés d’envergure et économiques par buses robotisées. Inutile également de recourir à des salles blanches coûteuses. Tous ces atouts ne peuvent qu’ouvrir la voie à une exploitation commerciale de ces capteurs, car il est facile de faire évoluer la plateforme technologique vers des niveaux supérieurs.
Ces capteurs pourraient notamment trouver leur utilisation dans les emballages de denrées alimentaires sous vide. Les concentrations de gaz mesurées dans ce cas seraient un indicateur bien plus précis de l’état de fraîcheur d’un aliment que la date limite de consommation imprimée. La mesure du dioxyde de carbone peut par exemple permettre de déterminer la durée de conservation prévue de la viande. Si les consommateurs adoptent cet « emballage intelligent » qui indique l’innocuité toxicologique du composant, la technique de sécurité alimentaire pourrait en être augmentée et la quantité de denrées jetées pourrait être drastiquement réduite. La surveillance en temps réel de la qualité de l’air des espaces intérieurs serait peu onéreuse et plus simple que jamais à mettre en place.
Les défis techniques qui restent à résoudre concernent principalement les applications spécifiques : des capteurs de gaz fonctionnant aussi bien de manière sélective que sensible seraient souhaitables. La recherche se concentre actuellement sur les nouveaux types de cellules solaires et les transistors flexibles, ainsi que sur les capteurs de pression et de température utilisables dans la peau robotique électronique ou dans les applications bioniques.
Informations complémentaires À propos de la chaire de nanoélectronique : www.nano.ei.tum.de/
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