L'électronique sera aussi organique
Clara Santato est une chercheuse de l'École polytechnique de Montréal dont les travaux portent sur la création d'une nouvelle famille de composants électroniques: les semi-conducteurs organiques.
Les semi-conducteurs organiques sont, en électronique, un secteur qui promet d'importantes applications dans des domaines-clés, comme la production d'énergie à partir de panneaux solaires et de piles à oxygène. Les semi-conducteurs organiques que Clara Santato développe pourraient même un jour être utilisés dans des organismes vivants.
«Normalement, lorsqu'on pense aux semi-conducteurs, on parle de composants électroniques à base de silicium et de germanium, dit-elle. Avec les semi-conducteurs organiques, il s'agit plutôt de carbone. C'est pourquoi on parle de molécules organiques.»
Certains voient poindre une révolution en électronique, mais Mme Santato est plus prudente. «Je fais partie d'une école de pensée qui considère que l'électronique organique sert de complément à celle basée sur le silicium, dit-elle. C'est-à-dire que l'une n'exclut pas l'autre. En fait, les propriétés des deux classes de matériaux étant complètement différentes, je dirais que l'une complète l'autre.»
Professeure au département de génie physique de l'École polytechnique de Montréal, Sara Santato étudie les propriétés électriques et optiques des semi-conducteurs, des transistors et des cellules photovoltaïques. D'origine italienne, elle est à la tête d'une équipe internationale comprenant des chercheurs brésiliens, australiens et québécois qui tentent maintenant de développer des semi-conducteurs à base de mélanine.
Utilisations inusitées
«Je m'intéresse aux matériaux électro-actifs, résume Mme Santato, des matériaux dans lesquels il est possible d'établir le passage d'un courant électrique, et, plus spécifiquement, aux semi-conducteurs moléculaires.»
L'un des avantages des semi-conducteurs organiques est de pouvoir être fabriqués dans des conditions ambiantes, et non à haute température et sous vide, comme dans le cas des semi-conducteurs habituels. «Cela a pour avantage qu'on peut déposer ces semi-conducteurs sur des substrats qui tolèrent mal les hautes températures, comme les plastiques.» Voilà qui ouvre la porte à une électronique moins dispendieuse et applicable à des matériaux flexibles.
Comme exemple d'application, Mme Santato cite le cas de panneaux solaires flexibles et peu dispendieux. «On pourrait coudre sur le sac à dos de nos adolescents de petites cellules solaires flexibles qui rechargeraient leur iPod», lance-t-elle en riant. Autrement dit, le simple fait de disposer de tels semi-conducteurs ouvre la voie à quantité d'applications inusitées.
L'électronique organique existe en laboratoire depuis une vingtaine d'années et commence à être utilisée à des fins commerciales. «Il y a maintenant beaucoup de recherches qui se font et il y a déjà de la production industrielle, surtout pour les écrans lumineux», dit-elle. Elle pense néanmoins qu'il s'agira d'applications de niche et que de tels semi-conducteurs ne remplaceront jamais les composants au silicium.
Vers une électronique biologique ?
En outre, les semi-conducteurs organiques pourraient avoir des applications biologiques, enchaîne la chercheuse. «Je n'ai pu m'empêcher de faire un tel rapprochement lorsque, en parcourant la presse scientifique, je me suis rendu compte que la mélanine — un pigment qu'on retrouve dans la peau ainsi que dans nos yeux, sur notre langue et même dans notre cerveau — est également un matériau qu'on peut utiliser en électronique organique.» La mélanine colorant notre peau, elle a notamment des propriétés d'interaction lumière-matière qu'on pourrait un jour exploiter.
Pour cette raison, Clara Santato s'est associée à des chercheurs brésiliens et australiens spécialistes de la mélanine. «Je suis une experte dans la formation des couches minces à partir de molécules, dit-elle, alors que mes collègues Meredith et Graeff sont bons pour évaluer l'impact biologique des couches minces.»
Récemment, Paul Meredith, du Centre de photonique organique et d'électronique de l'Université du Queensland, a mis au point une méthode de fabrication des couches minces en mélanine qui peuvent être incorporées à des dispositifs électroniques. Pour sa part, Carlos Graeff, du département de physique de l'Université d'État de São Paulo, au Brésil, mène des études fondamentales sur le transport des protons dans les couches minces de mélanine.
En outre, Mme Santato travaille avec un collègue de l'INRS à Varennes, Federico Rosei, spécialisé dans les techniques d'analyse microscopique. Ensemble, ces chercheurs combinent l'expertise dans la conception, la fabrication et la caractérisation des dispositifs électroniques à base de mélanine.
Leurs travaux — pour l'instant, de la recherche pure — sont suffisamment prometteurs pour que le ministère du Développement économique, de l'Innovation et de l'Exportation du Québec y consacre 150 000 $ dans le cadre de son Programme de soutien aux initiatives internationales de recherche et d'innovation.
À quoi mèneront ces recherches? «Pour l'instant, c'est de la recherche fondamentale, répond Mme Sandato, mais qui a un potentiel technologique très fort. C'est l'avancement des connaissances dans le domaine d'un matériau d'une importance primordiale — la mélanine — dont la chose la plus charmante est qu'on la retrouve dans nos cinq sens... au c¶ur même de nos perceptions.»
Comme toujours en recherche, on ne sait pas nécessairement où on s'en va, conclut-elle, «mais on a de bons espoirs d'arriver à quelque chose de véritablement significatif!»
Collaborateur du Devoir
Les semi-conducteurs organiques sont, en électronique, un secteur qui promet d'importantes applications dans des domaines-clés, comme la production d'énergie à partir de panneaux solaires et de piles à oxygène. Les semi-conducteurs organiques que Clara Santato développe pourraient même un jour être utilisés dans des organismes vivants.
«Normalement, lorsqu'on pense aux semi-conducteurs, on parle de composants électroniques à base de silicium et de germanium, dit-elle. Avec les semi-conducteurs organiques, il s'agit plutôt de carbone. C'est pourquoi on parle de molécules organiques.»
Certains voient poindre une révolution en électronique, mais Mme Santato est plus prudente. «Je fais partie d'une école de pensée qui considère que l'électronique organique sert de complément à celle basée sur le silicium, dit-elle. C'est-à-dire que l'une n'exclut pas l'autre. En fait, les propriétés des deux classes de matériaux étant complètement différentes, je dirais que l'une complète l'autre.»
Professeure au département de génie physique de l'École polytechnique de Montréal, Sara Santato étudie les propriétés électriques et optiques des semi-conducteurs, des transistors et des cellules photovoltaïques. D'origine italienne, elle est à la tête d'une équipe internationale comprenant des chercheurs brésiliens, australiens et québécois qui tentent maintenant de développer des semi-conducteurs à base de mélanine.
Utilisations inusitées
«Je m'intéresse aux matériaux électro-actifs, résume Mme Santato, des matériaux dans lesquels il est possible d'établir le passage d'un courant électrique, et, plus spécifiquement, aux semi-conducteurs moléculaires.»
L'un des avantages des semi-conducteurs organiques est de pouvoir être fabriqués dans des conditions ambiantes, et non à haute température et sous vide, comme dans le cas des semi-conducteurs habituels. «Cela a pour avantage qu'on peut déposer ces semi-conducteurs sur des substrats qui tolèrent mal les hautes températures, comme les plastiques.» Voilà qui ouvre la porte à une électronique moins dispendieuse et applicable à des matériaux flexibles.
Comme exemple d'application, Mme Santato cite le cas de panneaux solaires flexibles et peu dispendieux. «On pourrait coudre sur le sac à dos de nos adolescents de petites cellules solaires flexibles qui rechargeraient leur iPod», lance-t-elle en riant. Autrement dit, le simple fait de disposer de tels semi-conducteurs ouvre la voie à quantité d'applications inusitées.
L'électronique organique existe en laboratoire depuis une vingtaine d'années et commence à être utilisée à des fins commerciales. «Il y a maintenant beaucoup de recherches qui se font et il y a déjà de la production industrielle, surtout pour les écrans lumineux», dit-elle. Elle pense néanmoins qu'il s'agira d'applications de niche et que de tels semi-conducteurs ne remplaceront jamais les composants au silicium.
Vers une électronique biologique ?
En outre, les semi-conducteurs organiques pourraient avoir des applications biologiques, enchaîne la chercheuse. «Je n'ai pu m'empêcher de faire un tel rapprochement lorsque, en parcourant la presse scientifique, je me suis rendu compte que la mélanine — un pigment qu'on retrouve dans la peau ainsi que dans nos yeux, sur notre langue et même dans notre cerveau — est également un matériau qu'on peut utiliser en électronique organique.» La mélanine colorant notre peau, elle a notamment des propriétés d'interaction lumière-matière qu'on pourrait un jour exploiter.
Pour cette raison, Clara Santato s'est associée à des chercheurs brésiliens et australiens spécialistes de la mélanine. «Je suis une experte dans la formation des couches minces à partir de molécules, dit-elle, alors que mes collègues Meredith et Graeff sont bons pour évaluer l'impact biologique des couches minces.»
Récemment, Paul Meredith, du Centre de photonique organique et d'électronique de l'Université du Queensland, a mis au point une méthode de fabrication des couches minces en mélanine qui peuvent être incorporées à des dispositifs électroniques. Pour sa part, Carlos Graeff, du département de physique de l'Université d'État de São Paulo, au Brésil, mène des études fondamentales sur le transport des protons dans les couches minces de mélanine.
En outre, Mme Santato travaille avec un collègue de l'INRS à Varennes, Federico Rosei, spécialisé dans les techniques d'analyse microscopique. Ensemble, ces chercheurs combinent l'expertise dans la conception, la fabrication et la caractérisation des dispositifs électroniques à base de mélanine.
Leurs travaux — pour l'instant, de la recherche pure — sont suffisamment prometteurs pour que le ministère du Développement économique, de l'Innovation et de l'Exportation du Québec y consacre 150 000 $ dans le cadre de son Programme de soutien aux initiatives internationales de recherche et d'innovation.
À quoi mèneront ces recherches? «Pour l'instant, c'est de la recherche fondamentale, répond Mme Sandato, mais qui a un potentiel technologique très fort. C'est l'avancement des connaissances dans le domaine d'un matériau d'une importance primordiale — la mélanine — dont la chose la plus charmante est qu'on la retrouve dans nos cinq sens... au c¶ur même de nos perceptions.»
Comme toujours en recherche, on ne sait pas nécessairement où on s'en va, conclut-elle, «mais on a de bons espoirs d'arriver à quelque chose de véritablement significatif!»
Collaborateur du Devoir
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