Des chercheurs découvrent un nouveau matériau ultra résistant pour les capteurs des micropuces
Un matériau qui ne se contente pas de rivaliser avec la résistance des diamants et du graphène, mais dont la limite d'élasticité est 10 fois supérieure à celle du Kevlar
Des chercheurs de l'université de technologie de Delft, dirigés par le professeur adjoint Richard Norte, ont dévoilé un nouveau matériau remarquable susceptible d'influencer le monde de la science des matériaux : le carbure de silicium amorphe (a-SiC). Outre sa résistance exceptionnelle, ce matériau présente des propriétés mécaniques cruciales pour l'isolation des vibrations sur une puce électronique. Le carbure de silicium amorphe est donc particulièrement adapté à la fabrication de capteurs ultrasensibles pour puces électroniques.
Couverture de Advanced Materials avec une impression d'artiste de nanostrings de carbure de silicium amorphe testés jusqu'à leur limite de résistance à la traction.
Science Brush
L'éventail des applications potentielles est vaste. Des capteurs ultra-sensibles pour puces électroniques aux cellules solaires avancées, en passant par l'exploration spatiale et les technologies de séquençage de l'ADN. Les avantages de la résistance de ce matériau, combinés à son évolutivité, le rendent exceptionnellement prometteur.
Dix voitures de taille moyenne
"Pour mieux comprendre la caractéristique essentielle du terme "amorphe", il suffit de penser que la plupart des matériaux sont constitués d'atomes disposés de manière régulière, comme une tour Lego construite de manière complexe", explique M. Norte. "Ces matériaux sont dits "cristallins", comme par exemple le diamant. Les atomes de carbone y sont parfaitement alignés, ce qui contribue à sa célèbre dureté." En revanche, les matériaux amorphes s'apparentent à un jeu de Legos empilés au hasard, dont les atomes ne sont pas disposés de manière cohérente. Mais contrairement à ce que l'on pourrait croire, ce caractère aléatoire n'est pas synonyme de fragilité. En fait, le carbure de silicium amorphe témoigne de la force qui émerge de ce caractère aléatoire.
La résistance à la traction de ce nouveau matériau est de 10 GigaPascal (GPa). "Pour comprendre ce que cela signifie, imaginez que vous essayez d'étirer un morceau de ruban adhésif jusqu'à ce qu'il se casse. Si l'on veut simuler la contrainte de traction équivalente à 10 GPa, il faudrait accrocher une dizaine de voitures de taille moyenne bout à bout à cette bande avant qu'elle ne se rompe", explique M. Norte.
Nanostrings
Les chercheurs ont adopté une méthode innovante pour tester la résistance à la traction de ce matériau. Au lieu d'utiliser des méthodes traditionnelles susceptibles d'introduire des imprécisions dues à la manière dont le matériau est ancré, ils se sont tournés vers la technologie des micropuces. En faisant croître les films de carbure de silicium amorphe sur un substrat de silicium et en les suspendant, ils ont tiré parti de la géométrie des nanocordes pour induire des forces de traction élevées. En fabriquant de nombreuses structures de ce type avec des forces de traction croissantes, ils ont observé méticuleusement le point de rupture. Cette approche basée sur une puce électronique garantit non seulement une précision sans précédent, mais ouvre également la voie à de futurs essais de matériaux.
Pourquoi se concentrer sur les nanostrings ? "Les nano-anneaux sont des éléments fondamentaux, la base même qui peut être utilisée pour construire des structures suspendues plus complexes. Démontrer une haute limite d'élasticité dans un nano-anneau revient à mettre en valeur la résistance dans sa forme la plus élémentaire."
Du micro au macro
Enfin, ce qui distingue ce matériau, c'est son évolutivité. Le graphène, une simple couche d'atomes de carbone, est connu pour sa résistance impressionnante, mais il est difficile de le produire en grandes quantités. Les diamants, bien qu'immensément résistants, sont soit rares dans la nature, soit coûteux à synthétiser. Le carbure de silicium amorphe, en revanche, peut être produit à l'échelle d'une plaquette, ce qui permet d'obtenir de grandes feuilles de ce matériau incroyablement robuste.
"Avec l'émergence du carbure de silicium amorphe, nous nous trouvons au seuil d'une recherche sur les micropuces qui regorge de possibilités technologiques", conclut M. Norte.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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