Des ingénieurs ont inventé un semi-conducteur constitué d'un matériau hybride mince et flexible qui pourra être utilisé dans un avenir proche pour les écrans des appareils électroniques.
Les ingénieurs de grandes entreprises envisagent de concevoir un écran d'affichage pliable et flexible pour les appareils électroniques. dispositifs comme les ordinateurs et les téléphones portables. L'objectif est de créer un écran d'affichage qui ressemblerait à un papier, c'est-à-dire qui serait pliable mais qui fonctionnerait également électroniquement. Samsung, l'un des plus grands fabricants de téléphones mobiles au monde, lancera très probablement très prochainement un téléphone mobile flexible. Ils ont développé un panneau flexible à diodes électroluminescentes organiques (OLED) doté d'une surface incassable. Il est léger mais résistant et robuste et peut résister à des températures élevées. Sa caractéristique la plus remarquable serait que cet écran ne se briserait pas ou ne serait pas endommagé en cas de chute de l'appareil – le plus grand défi auquel sont confrontés aujourd'hui les concepteurs d'écrans de téléphones portables. Un écran LCD ordinaire continue de s'afficher même lorsqu'il est plié, mais le liquide à l'intérieur est mal aligné et une image déformée s'affiche donc. Le nouvel écran OLED flexible pourrait être plié ou courbé sans déformer l'affichage, mais il ne sera toujours pas complètement pliable. La flexibilité peut être encore augmentée en utilisant à l’avenir des nanofils plus flexibles. Un écran à diodes électroluminescentes à points quantiques est plus flexible en raison de l’utilisation de nanocristaux pour produire une lumière vive de haute qualité. Les écrans doivent toujours être encapsulés dans du verre ou un autre matériau pour être protégés.
Un nouveau matériau pour construire des écrans flexibles
Dans une étude récente publiée dans Matériaux avancés Des ingénieurs de l'Australian National University (ANU) ont pour la première fois développé un semi-conducteur composé de matériaux organiques et inorganiques qui convertit efficacement l'électricité en lumière. Ce semi-conducteur est ultra-mince et très flexible, ce qui le rend unique. La partie organique du dispositif, une partie importante du semi-conducteur a une épaisseur d'un seul atome. La partie inorganique est également petite, environ deux atomes d'épaisseur. Le matériau a été construit par un processus appelé « dépôt chimique en phase vapeur », similaire à la construction d'une structure tridimensionnelle à partir d'une description 3D. Le semi-conducteur n'est pas visible à l'œil nu, il repose entre des électrodes en or sur une puce de taille 2cm x 1cm comportant un transistor fonctionnel. Une telle puce peut contenir des milliers de circuits à transistors. L'électrode sert de point d'entrée et de sortie d'électricité. Une fois construits, les propriétés optoélectroniques et électriques du matériau ont été caractérisées. Cette structure hybride de composants organiques et inorganiques convertit l'électricité en lumière qui s'affiche ensuite sur les téléphones portables, les téléviseurs et autres appareils. L'émission de lumière est considérée comme plus nette et meilleure pour les écrans à plus haute résolution.
Un tel matériau peut être utilisé dans un avenir proche pour rendre les appareils pliables - par exemple les téléphones portables. Les dommages à l'écran ou à l'affichage sont très fréquents dans les téléphones portables et ce matériau peut venir à la rescousse. Avec la popularité et la demande croissante de téléphones intelligents dotés d'écrans plus grands, le besoin de l'heure est d'avoir une durabilité afin que l'écran ne soit pas sujet aux rayures, aux cassures ou aux chutes, etc. La structure hybride est avantageuse en termes d'efficacité par rapport aux semi-conducteurs traditionnels qui sont entièrement en silicium. Ce matériau pourrait être utilisé pour construire des écrans pour téléphones portables, télévisions, consoles numériques, etc. Les chercheurs travaillent déjà à produire ce semi-conducteur à plus grande échelle afin qu'il puisse être commercialisé.
Lutter contre les déchets électroniques
On estime qu’en 2018, près de 50 millions de tonnes de déchets électroniques seront produits et qu’une quantité très limitée sera recyclée. Les déchets électroniques constituent des appareils et équipements électroniques qui ont atteint la fin de leur durée de vie et doivent être jetés, notamment les vieux ordinateurs, les équipements électroniques de bureau ou de divertissement, les téléphones portables, les téléviseurs, etc. Une quantité massive de déchets électroniques constitue une énorme menace pour l'environnement. et ne manquera pas de causer des dommages irréversibles à nos ressources naturelles et à notre environnement. Cette découverte est un point de départ pour concevoir des appareils électroniques performants mais fabriqués à partir de matériaux organiques « bio ». Si les téléphones portables étaient fabriqués dans un matériau flexible, ils seraient plus faciles à recycler. Cela réduira les déchets électroniques générés chaque année dans le monde.
L'avenir des appareils électroniques pliables et flexibles va être très exaltant. Les ingénieurs pensent déjà à des écrans enroulables où les appareils peuvent être enroulés comme un parchemin. Le type d'écran d'affichage le plus avancé serait celui qui peut se plier, se courber ou même écraser comme du papier, mais qui peut continuer à afficher des images nettes. Un autre domaine est l'utilisation de matériaux « auxtétiques » qui deviennent plus épais lorsqu'ils sont étirés et qui peuvent absorber les impacts à haute énergie et s'auto-réaligner pour corriger toute distorsion. De tels dispositifs seraient légers mais flexibles.
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Sources)
Sharma A et al. 2018. Pompage d'excitons efficace et dépendant de la couche à travers des hétérostructures organiques-inorganiques de type I atomiquement minces. Matériaux avancés. 30 (40).
https://doi.org/10.1002/adma.201803986
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