matériaux étrange
Image d’illustration — Angelatriks / Shutterstock.com

Une équipe de chercheurs américains a mis au point un matériau conducteur combinant deux caractéristiques d’une façon défiant toute explication logique. Selon eux, cette percée ouvre la voie à une nouvelle génération de dispositifs électroniques.

« Pâte à modeler » conductrice

Les matériaux qui conduisent l’électricité, comme l’aluminium, le cuivre ou d’autres métaux, partagent généralement certaines caractéristiques. Ils sont constitués de rangées bien ordonnées et serrées d’atomes ou de molécules, condition jusqu’à présent considérée comme cruciale pour permettre aux électrons de se déplacer librement à l’intérieur du matériau.

Pour cette nouvelle étude publiée dans la revue Nature, Jiaze Xie et ses collègues de l’université de Chicago ont développé et étudié des matériaux basés sur des chaînes moléculaires composées de carbone et de soufre, entrecoupées d’atomes de nickel. À leur grande surprise, le matériau s’est avéré être un excellent conducteur d’électricité, conservant son efficacité dans diverses conditions connues pour affecter les performances de ses homologues classiques.

« Nous l’avons chauffé, refroidi, exposé à l’air et à l’humidité, et même versé de l’acide et de la soude dessus, et rien ne s’est produit », détaille Xie. « Les capacités conductrices du matériau semblent être en contradiction avec sa structure moléculaire désordonnée. »

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Les scientifiques au travail — © Photo by John Zich / University of Chicago

Les tests et simulations réalisés suggèrent que cela est dû à sa structure de type « lasagnes », où l’empilement non parfaitement homogène de différentes couches permet aux électrons de se déplacer à la fois horizontalement et verticalement tant que ces dernières sont reliées entre elles. « D’un point de vue fondamental, cela ne devrait pas être possible », souligne John Anderson, co-auteur de l’étude. « Vous pouvez la modeler sans que cela n’impacte sa capacité à conduire l’électricité. »

Des avantages de taille

Si différents traitements chimiques avaient précédemment permis d’obtenir des conducteurs à partir de matériaux organiques plus faciles à traiter et offrant une certaine flexibilité, leur conductivité diminuait généralement à des températures élevées ou lorsqu’ils étaient exposés à l’humidité. Selon l’équipe, la capacité de son nouveau matériau à résister à ces facteurs jette les bases d’une nouvelle catégorie de conducteurs, à la fois robustes et faciles à façonner.

Le fait que cette « pâte à modeler conductrice » puisse être obtenue à température ambiante, contrairement aux métaux et matériaux conducteurs classiques, qui doivent être fondus pour s’adapter à différents types d’appareils électroniques, constitue également un avantage de taille.

Pour les auteurs de l’étude, la prochaine étape consistera à explorer différentes formes et fonctions que pourrait prendre le matériau. « Nous envisageons notamment de le rendre bi- ou tridimensionnel, et également poreux entre autres fonctions », conclut Xie.

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