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Approche prometteuse pour la fabrication contrôlée de nanostructures organiques

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5 janvier 2016 // par Gisèle Bolduc
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Une équipe de recherche internationale, qui inclut le professeur Federico Rosei et des membres de son groupe à l’INRS, a expérimenté une nouvelle stratégie pour fabriquer des nanostructures organiques contrôlées à l’échelle atomique pour les dispositifs électroniques moléculaires à base de carbone. Un article, qui vient d’être publié dans la prestigieuse revue Nature Communications, présente comment les chercheurs ont établi la structure électronique complète d’un polymère organique conjugué ainsi que les effets du substrat sur ses propriétés électroniques. 
 
Pour y arriver, les chercheurs ont combiné deux procédés déjà mis au point dans le laboratoire du professeur Rosei, soit l’auto-assemblage moléculaire et la polymérisation en chaîne, pour produire un réseau de nanofils de polymère Poly (p-phénylène ou PPP) de longue portée sur une surface de cuivre (Cu). Ils ont caractérisé la morphologie et la structure électronique de ces nanostructures à l’aide de technologies de pointe comme la microscopie à effet tunnel et la spectroscopie de photoélectrons ainsi que de modèles théoriques.
 
« En plus de fournir une description complète de leur structure électronique, nous avons mis en évidence la forte interaction existant entre le polymère et le substrat, ce qui explique à la fois la réduction de la bande interdite et le caractère métallique des chaînes créées. En dépit de cette importante hybridation, les bandes caractérisant les fils de PPP maintiennent une dispersion quasi unidimensionnelle dans les nanofils polymériques conducteurs », observe le professeur Federico Rosei, un des auteurs de cette étude.
 
Bien que d’autres recherches doivent être menées sur les propriétés électroniques de ces nanostructures, la dispersion du polymère peut être considérée comme une empreinte spectroscopique du processus de polymérisation de certaines molécules sur des surfaces comme l’or, l’argent et le cuivre. Ceci s’annonce une approche prometteuse pour aborder des études similaires sur les semi-conducteurs, ce qui représente une étape cruciale pour le développement de dispositifs réels.
 
Les résultats obtenus sont d’un grand intérêt pour la conception de nanostructures organiques ayant un fort potentiel d’applications en nanoélectronique, notamment pour les dispositifs photovoltaïques, les transistors à effet de champ, les diodes électroluminescentes et les capteurs. 
 
À propos de la publication
Cette recherche a été conçue par Yannick Fagot-Revurat et Daniel Malterre de l’Université de Lorraine/CNRS, Federico Rosei de l’INRS, Josh Lipton-Duffin de l’Institute for Future Environments (Australie), Giorgio Contini du Conseil National de Recherches de l’Italie et Dmytro F. Perepichka de l’Université McGill. Les résultats sont publiés dans Nature Communications (DOI :10.1038/NCOMMS10235) sous le titre « Quasi one-Dimensional Band Dispersion and Surface Metallization in Long Range Ordered Polymeric Wires ». Les chercheurs ont bénéficié notamment du soutien du Conseil franco-québecois de coopération universitaire et du programme international de coopération scientifique France-Italie, du Conseil de recherches en sciences et en génie du Canada, du Fonds québécois de recherche – Nature et technologies et d’un projet MEIE (en collaboration avec la Belgique). 

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