Du plastique pour des circuits électroniques mous

En microélectronique, qu'est-ce qui fait l'intérêt des métauxmétaux ? La conductivité, bien sûr, mais surtout la faculté qu'a celle-ci d'augmenter quand la température baisse. Un nouveau plastiqueplastique conducteur, à base de Polyaniline, a été développé par plusieurs équipes coréennes (celles de Kwang Hee Lee de l'université de Pusan et de Suck-Hyan de l'université d'Ajou), en collaboration avec l'UCSB (université de Santa Barbara en Californie) ⁽¹⁾ . Avantage: une très bonne conductivité variable avec le température.

Rappelons que la Polyaniline, bien connue en tant que polymère conducteur, est un matériau organique (à base de carbone) de formule (C₆H₅N)n, déjà apprécié dans la fabrication des transistors ou des diodes électroluminescentesdiodes électroluminescentes pour son comportement semi-conducteur. Ses caractéristiques électriques ont été découvertes en 1977. Elles sont liées à sa structure : des électronsélectrons libres se déplacent le long de la chaîne carbonée qui constitue le polymère. La Polyaniline a fait l'objet de nombreux travaux, en dehors des semi-conducteurs et dans des domaines d'applicationapplication variés : en chimiechimie pour des capteurscapteurs à nanofibres ; en optique pour absorber l'énergieénergie...

Des plastiques aussi réfléchissants que les métaux

Les équipes (coréenne et américaine) ont mis au point de nouveaux films de Polyaniline dopée, qui ont à la fois des caractéristiques optiques et électriques comparables à celles d'un métal. Le dopagedopage, en électronique, consiste à introduire une très petite quantité de substance (appelée « impureté ») dans un matériau pur afin d'en modifier les caractéristiques, et particulièrement la conductivité. Le polymère a donc tout d'abord été dopé à l'aide d'un acideacide sulfonique - un acide de soufresoufre contenant le radical rSO₂(OH). Puis il a été synthétisé dans une suspension d'huile et d'eau.

Les films ainsi produits sont caractérisés par une structure bien ordonnée, mieux ordonnée que la Polyaniline créée jusqu'ici par d'autres méthodes. Ce manque d'ordre, en quelque sorte, est la raison pour laquelle de façon générale les polymères conducteurs ne se comportent pas comme les métaux : les électrons libres se diffusent dans les matériaux en désordre, par opposition aux métaux où les électrons se diffusent schématiquement en fonction des vibrationsvibrations thermiques des atomesatomes : plus la température est basse, moins les atomes vibrent et plus les électrons peuvent se déplacer, d'où l'augmentation de la conductivité.

Résultat : les films « pseudo métalliques » des Coréens présentent une conductivité électrique de 10³ SiemensSiemens par centimètre (S) à température ambiante. On est encore loin des 6 x 10⁵ S d'un « vrai » métal comme le cuivrecuivre. Mais la nouveauté est que le polymère voit sa conductivité multipliée par 2,5 quand la température baisse à 4 KelvinKelvin ! Et sur le plan des propriétés optiques, la réflectivité est équivalente à celle des métaux.

Toutefois les chercheurs reconnaissent que les polymères montrent encore une réelle limite de conductivité, qui les tient à distance pour une utilisation microélectronique industrielle à la place des métaux.

(1) Nature 441, 65-68, "Metallic transport in polyaniline", Kwanghee Lee, Shinuk Cho, Sung Heum Park, A. J. Heeger, Chan-Woo Lee and Suck-Hyun Lee