Imaginez des gants de chirurgiens le prévenant d’une modification anormale de la composition chimique du sang de son patient ou encore un ordinateur puissant connecté à Internet dans un T-shirt sans qu’aucune pièce rigide n’apparaisse. Cela semble à première vue impossible mais une équipe de chercheurs de l’Université de l’Illinois à Urbana-Champaign a repoussé à nouveau les limites de l’électronique « flexible ». On savait déjà faire des microprocesseurs en matériaux organiques sur des films plastiques mais ceux-ci ne peuvent pas jusqu’à présent égaler les performances des puces en silicium. C’est donc une nouvelle vague d’applications de l’électronique qui vient d’être rendue possible par la mise au point de circuits en silicium aussi déformables que du caoutchouc.

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    En relachant les contraintes les plaquettes de silicium forment des circuits en forme de "vagues" (Crédit: John Rogers).

    En relachant les contraintes les plaquettes de silicium forment des circuits en forme de "vagues" (Crédit: John Rogers).

    John Rogers avait dit qu'il le ferait et il l'a fait. Son équipe et lui s'étaient déjà rendus célèbres il y a quelques années en créant des transistors et des diodes sur un feuillet de silicium capable de s'étirer, mais cela n'était possible que dans un direction. Ils prévoyaient alors de réussir la même performance mais cette fois-ci en autorisant une déformation du feuillet dans les deux directions.

    Une galette de silicium fabriquée à partir d'un seul cristal, utilisée pour fabriquer les puces habituelles, n'est évidemment pas flexible ni étirable comme un élastique. Tout change si l'on découpe dans celle-ci de longs filaments ultra-fins que l'on incorpore à une matrice en polymères initialement étirée selon une direction. Une fois pris dans cette matrice, on relâche la tension et les filaments se contractent comme on peut le voir sur le schéma ci-dessous. Le matériau est alors prêt à être à nouveau étiré dans une direction selon les besoins.

    Image du site Futura Sciences

    Pour passer à une surface déformable à volonté, l'astuce consiste à ne plus prendre des filaments mais plutôt de petites plaquettesplaquettes de quelques millimètres carrés et dont l'épaisseur varie entre 50 et 300 nanomètres. On répète alors la technique précédente mais en soumettant le polymère à des contraintes dans les deux directions.

    Comme dans le premier cas, on obtient alors un matériau pouvant servir à faire des circuits électroniques que l'on peut déformer à volonté sans aucun problème. Des résultats similaires avaient déjà été obtenus avec des semi-conducteurs organiques mais les vitesses de calculs qui étaient obtenues étaient trop lentes pour égaler les performances des semi-conducteurssemi-conducteurs en silicium d'une taille comparable.

    On peut imaginer beaucoup d'applicationsapplications à partir de ce matériau, par exemple des capteurscapteurs souples à la surface d'un robot humanoïderobot humanoïde, des vêtements intelligents et en général tout dispositif électronique pliable, étirable et pouvant épouser des surfaces de formes compliquées. Les amateurs de "comics" ne pourront pas s'empêcher de penser à l'armure transistorisée mais déformable à volonté d’Iron-Man.