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Une puce informatique biodégradable qui fonctionne étonnamment bien
Selon de nouvelles recherches, les puces informatiques biodégradables à base de bois peuvent fonctionner aussi bien que les puces couramment utilisées pour les communications sans fil.
Les composants électroniques en arséniure de gallium reposent sur une surface en nanocellulose, fabriquée à partir de bois.
Les inventeurs soutiennent que les nouvelles puces pourraient aider à résoudre le problème mondial de l'accumulation rapide de déchets électroniques, dont certains contiennent des matériaux potentiellement toxiques. Les résultats montrent également qu'un matériau transparent dérivé du bois appelé papier nanocellulosique est une alternative attrayante au plastique comme surface pour l'électronique flexible.
Dans la fabrication de puces classiques, les composants électroniques tels que les transistors sont réalisés à la surface d'une plaquette rigide en matériau semi-conducteur tel que le silicium. Des chercheurs de l'Université du Wisconsin, dirigés par Zhenqiang (Jack) Ma , professeur de génie électrique et informatique, a fabriqué les composants électroniques de la même manière, mais a ensuite utilisé un tampon en caoutchouc pour les soulever de la plaquette et les transférer sur une nouvelle surface en nanocellulose. Cela a réduit la quantité de matériau semi-conducteur utilisé par un facteur allant jusqu'à 5 000, sans sacrifier les performances.
Lors de deux démonstrations récentes, Ma et ses collègues ont montré qu'ils pouvaient utiliser la nanocellulose comme couche de support pour les circuits de radiofréquence qui fonctionnent de manière comparable à ceux couramment utilisés dans les smartphones et les tablettes. Ils ont également montré que ces copeaux peuvent être décomposés par un champignon commun.
La grande majorité du matériau semi-conducteur des puces d'aujourd'hui constitue la couche de support, et les composants électroniques actifs ne représentent qu'une infime fraction. C'est un déchet coûteux, dit Ma, et dans le cas de certains matériaux, cela peut entraîner une pollution dangereuse lorsqu'un appareil est jeté.
Ces dernières années, les chercheurs ont démontré que la nanocellulose, qui est fabriquée en décomposant les fibres de bois à l'échelle nanométrique, peut être un matériau de support viable pour une variété d'appareils électroniques, y compris les cellules solaires. Cependant, les récentes démonstrations sont les premières à révéler des propriétés qui rendent le matériau prometteur pour une utilisation dans des circuits radiofréquence efficaces et performants, explique Ma.
Ma dit que des puces comme celles fabriquées par son groupe sont prêtes à être commercialisées. Mais il pense qu'il faudra probablement une pression environnementale accrue, ou une flambée du prix des matériaux semi-conducteurs rares comme le gallium, pour que l'industrie électronique grand public change ses pratiques actuelles et envisage de fabriquer des copeaux de bois.
Les techniques de fabrication d'appareils comme ceux que Ma et ses collègues ont fabriqués sont de plus en plus établies dans l'industrie électronique, dit Jean Rogers , professeur de science des matériaux à l'Université de l'Illinois à Urbana-Champaign. Rogers a initialement développé la méthode utilisée par le groupe Ma pour transférer de petites quantités de matériau semi-conducteur d'une grande plaquette à la surface de la nanocellulose.
L'armée est très intéressée par l'électronique transitoire qui se dégraderait d'une manière ou d'une autre pour empêcher l'électronique sensible de tomber entre les mains d'adversaires, dit Rogers. Mais peut-être que l'aspect le plus important des récentes démonstrations de Ma est le bénéfice environnemental potentiel, dit-il. Les appareils de toutes formes et tailles pouvant communiquer sans fil prolifèrent rapidement, et cette tendance ne montre aucun signe de ralentissement. Les gens mettent souvent à jour leurs appareils et les appareils obsolètes sont souvent jetés. Qu'arrive-t-il à tous ces flux de déchets ? Je pense que c'est une question assez légitime à poser, dit-il.