Jean Roncali, responsable du groupe « Systèmes conjugués linéaires » au laboratoire « Chimie, ingénierie moléculaire et matériaux d'Angers » (Cimma)¹, peut être satisfait : les semi-conducteurs organiques (à base de molécules carbonées) mis au point en 2006 par son équipe permettent en effet de réaliser des transistors et autres composants électroniques très performants.

Dernier résultat en date, des cellules solaires – qui convertissent l'énergie solaire en électricité – au rendement très encourageant et qui se sont en outre révélées électroluminescentes². Une propriété relativement rare pour des cellules photovoltaïques… Surtout, la mise en forme des matériaux créés à Angers semble à la portée de processus industriels peu coûteux. Autant dire qu'ils pourraient bien jouer un rôle de premier plan dans le développement de l'électronique plastique.

L'électronique plastique ? Vous savez, c'est cette électronique sans silicium qui promet à terme d'envahir emballages, étiquetages, vêtements ou encore écrans flexibles. La faisabilité de plusieurs de ces applications a déjà été établie. Reste à développer des matériaux non seulement présentant de bonnes caractéristiques de conduction électrique, mais aussi suffisamment simples à fabriquer pour envisager des applications de masse.

Le premier de ces objectifs a fait l'objet de nombreuses recherches depuis dix ans. Et les scientifiques savent désormais élaborer des couches minces, cristallines et ultra- pures à partir de longues molécules carbonées, présentant de très bonnes propriétés de transport électronique. Mais, comme l'indique le chimiste, « ces matériaux conduisent le courant dans une direction préférentielle, on dit qu'ils sont anisotropes. Ce qui ne facilite pas leur mise en œuvre pour la fabrication de composants ».

Pour remédier au problème, le chercheur s'est lancé depuis deux ans dans la synthèse de nouvelles molécules. Plutôt que de synthétiser des chaînes linéaires de polymères, dont la tendance est de se disposer les unes parallèlement aux autres (d'où l'anisotropie électrique), Jean Roncali a opté pour des molécules tridimensionnelles, obtenues en liant de longues molécules entre elles pour former des tétraèdres, des hélices ou d'autres édifices moléculaires complexes. « Avec ces molécules comme briques élémentaires, explique le chercheur, on obtient des matériaux désordonnés (ou amorphes) et isotropes : autrement dit, leurs propriétés électroniques sont les mêmes dans toutes les directions. »

Matériaux avec lesquels l'équipe de Jean Roncali a donc réalisé des transistors présentant des mobilités électriques record pour des matériaux organiques amorphes, ainsi que les fameuses cellules solaires. Pour l'heure, les nouveaux composants n'ont pas encore franchi la porte du laboratoire. Mais des industriels seraient déjà intéressés.

Mathieu Grousson