Publié le 6 décembre 2025 03:55:00. Des chercheurs du Trinity College de Dublin ont franchi une étape décisive dans le domaine des nanotechnologies, ouvrant la voie à une électronique imprimable à faible coût et flexible, potentiellement révolutionnaire pour des applications allant de la santé connectée aux écrans nouvelle génération.
- Une nouvelle compréhension du comportement des matériaux en couches permet de prédire avec précision leur aptitude à l’exfoliation électrochimique, un processus clé pour la fabrication de nanofeuilles 2D.
- L’équipe a déjà créé des transistors imprimés fonctionnels à partir de plus de dix nouveaux matériaux semi-conducteurs 2D, incluant des circuits numériques-analogiques et de communication.
- La clé du succès réside dans la gestion de la rigidité des matériaux, permettant de contrôler la formation de nanofeuilles aux propriétés souhaitées.
Une avancée majeure vient de se produire dans le domaine de l’électronique flexible. Des scientifiques du Trinity College de Dublin, en collaboration avec AMBER, le centre de recherche irlandais pour les matériaux avancés et la bio-ingénierie, ont mis au point un modèle prédictif universel pour la fabrication de semi-conducteurs 2D, ouvrant la voie à une nouvelle ère d’électronique imprimable.
Jusqu’à présent, le développement de dispositifs électroniques basés sur des matériaux 2D reposait largement sur des méthodes empiriques. Identifier les matériaux capables de s’exfolier en nanofeuilles fines et utilisables était un défi majeur. L’exfoliation électrochimique, qui utilise un courant électrique pour séparer les couches d’un matériau en vrac, s’avérait souvent aléatoire. Les chercheurs ne comprenaient pas pourquoi certains matériaux se prêtaient à ce processus tandis que d’autres échouaient.
« Il n’existait aucun moyen de prédire quels matériaux se comporteraient ainsi et de produire des nanofeuilles avec les propriétés dont nous avons besoin pour débloquer diverses applications », explique le Dr Tian Carey, professeur adjoint de recherche à la Royal Society-Research Ireland et à l’AMBER. « Seule une poignée de matériaux 2D avaient pu être transformés en réseaux de transistors imprimés. »
L’équipe du Dr Carey a découvert que la clé du succès réside dans la « rigidité dans le plan » du matériau, c’est-à-dire sa résistance à la déformation lorsqu’il est soumis à une pression dans différentes directions. En garantissant que cette rigidité soit supérieure à la rigidité hors plan, ils ont pu contrôler avec précision le processus d’exfoliation et produire des nanofeuilles de haute qualité.
Grâce à ce nouveau modèle prédictif, les chercheurs ont réussi à identifier des dizaines de nouveaux semi-conducteurs 2D prometteurs. Ils ont déjà fabriqué des transistors imprimés de pointe à partir de plus de dix de ces matériaux, ouvrant la voie à la création de circuits complexes. Parmi les réalisations notables figurent des convertisseurs numériques-analogiques imprimés et des circuits de communication BASK, capables de coder des messages numériques en signaux haute fréquence – des éléments essentiels de l’informatique moderne.
« C’est très excitant d’imaginer une nouvelle vague d’innovations électroniques, qui pourraient toutes être fabriquées un jour comme des journaux imprimés. En théorie, cette approche pourrait produire une électronique 2D abondante, flexible et haute performance à faible coût. »
Dr Tian Carey, professeur adjoint de recherche à la Royal Society-Research Ireland
Les chercheurs ont également constaté que les performances des transistors sont limitées par les jonctions entre les semi-conducteurs, et non par des défauts dans les semi-conducteurs eux-mêmes. Cette découverte permettra d’orienter les futures recherches et d’améliorer encore les performances des dispositifs électroniques imprimés.
Le Dr Carey a récemment obtenu une bourse de recherche universitaire prestigieuse de la Royal Society (URF) pour créer un groupe de recherche indépendant au Trinity College. Cette bourse, destinée aux scientifiques exceptionnels en début de carrière, lui permettra de développer son travail sur l’électronique imprimée à base de matériaux bidimensionnels (2D), notamment les transistors à effet de champ (FET) et les circuits.
Cette avancée pourrait avoir des implications considérables dans de nombreux domaines, notamment la santé (capteurs portables), l’emballage (emballages intelligents), l’affichage (écrans flexibles) et l’internet des objets (IoT) avec des contrôleurs jetables. Plus d’informations sur la recherche du Trinity College de Dublin.