Chimie plus verte, chimie moins chère,

Le chimiste de l'Université Laval Mario Leclerc a... (Le Soleil, Pascal Ratthé)

Agrandir

Le chimiste de l'Université Laval Mario Leclerc a mis au point des «polymères semiconducteurs», de nouveaux matériaux qui ouvrent toutes sortes de nouvelles possibilités en électronique.

Le Soleil, Pascal Ratthé

Partager

Dossiers >

Percées scientifiques 2012

Sciences

Percées scientifiques 2012

L'année 2012 a été riche en découvertes pour la communauté scientifique de la capitale. Le Soleil vous présente les percées les plus marquantes de l'année. »

Sur le même thème

(Québec) Un procédé de fabrication qui donne des produits plus performants, c'est déjà bien. S'il réduit les coûts par un facteur de 5, c'est évidemment encore mieux. Et s'il fait tout cela tout en étant moins polluant, c'est... quelque chose comme une bien belle percée scientifique.

C'est ce qu'a réussi à faire cette année le chimiste de l'Université Laval Mario Leclerc avec des «polymères semiconducteurs», de nouveaux matériaux qui ouvrent toutes sortes de nouvelles possibilités en électronique - que l'on songe pour s'en convaincre au fait qu'ils permettent, littéralement, d'imprimer des capteurs solaires sur des tissus. La percée a fait l'objet d'une publication dans la revue Angewandte Chemie, l'une des plus prestigieuses dans le monde de la chimie.

Les semiconducteurs sont des matériaux qui, comme leur nom l'indique, ne transportent pas aussi bien les courants électriques que les métaux, mais qui ne sont pas des isolants électriques non plus. Certaines de leurs caractéristiques - la possibilité de contrôler leur conductivité en faisant des mélanges de matériaux, notamment - en font des candidats idéals pour d'innombrables applications en électroniques, des puces d'ordinateur jusqu'aux piles solaires en passant par les diodes électroluminescentes.

En général, dit M. Leclerc, ces semiconducteurs sont fabriqués à partir de silicium (le principal composant du sable), mais ce matériau, bien que très abondant, n'a pas que des avantages. «Pour faire des circuits imprimés semiconducteurs avec du silicium, illustre-t-il, il faut des investissements de plusieurs milliards de dollars en équipements.» Essentiellement, explique le chimiste, pour imprimer un circuit électronique avec du silicium, il faut d'abord le vaporiser, ce qui demande d'atteindre des températures de près de 3300 °C, pour ensuite le laisser se déposer sur une matrice.

Semiconducteurs «organiques»

Cependant, il est aussi possible de faire des semiconducteurs «organiques» - c'est-à-dire qu'ils sont essentiellement faits de plastique. Ceux-ci, admet M. Leclerc, «sont moins performants que le silicium, mais vous pouvez en faire une encre ou une peinture [ce qui les rend plus polyvalents]. Avec le silicium, c'est impossible, parce que ce n'est pas soluble, c'est comme du sable. Alors pour quelques millions de dollars, vous pouvez avoir des installations qui fabriquent des semiconducteurs organiques».

Les semiconducteurs de plastique ne seront probablement jamais aussi performants que ceux qui sont faits en silicium, précise M. Leclerc, mais leurs caractéristiques physiques et chimiques, de même que leur faible coût, leur ouvrent tout de même une foule d'applications potentielles.

Cependant, jusqu'à maintenant, leur production s'est butée à divers écueils, notamment environnementaux. Les molécules qui forment les plastiques sont des «polymères», c'est-à-dire de longues chaînes chimiques formées de «monomères» - les «maillons» de la chaîne. Pour assembler ces maillons, il faut faire réagir le bout d'un premier avec le bout d'un second, puis l'autre bout du second avec le bout d'un troisième, et ainsi de suite. Pour les plastiques en général, il existe différentes façons de procéder qui sont très efficaces, mais pour qu'un plastique s'assemble de telle sorte qu'il devienne un semiconducteur, il fallait jusqu'à présent recourir à des catalyseurs - soit des molécules qui «forcent» une réaction chimique à se produire - différents et à une série d'étapes, dont une produisait des dérivés de l'étain, «qui sont assez toxiques», dit M. Leclerc.

Étapes éliminées

En outre, poursuit-il, il fallait aussi faire réagir entre elles des molécules assez grosses, alors que ce n'était qu'une petite partie de ces molécules qui, au final, se retrouvait dans le semiconducteur. «Un polymère, c'est un peu comme une file de gens qui se tiennent par la main. [...] Avec les produits qu'on utilise généralement pour fabriquer des semiconducteurs de plastique, c'est comme si on avait les bras qui pèsent plus lourd que le corps utile. Ça prend donc un grand poids de matériaux initiaux par rapport à ce qu'on veut produire en bout de ligne.»

Or la solution à ces problèmes, a découvert M. Leclerc et son équipe, existait déjà. L'industrie pharmaceutique, explique-t-il, utilisait déjà un procédé nommé «arylation directe», où un catalyseur fait réagir certains monomères - plus précisément une partie de ces monomères, des «liens carbone-hydrogène», que l'on a longtemps crus chimiquement inertes. En utilisant ce procédé, M. Leclerc peut maintenant assembler des plastiques intéressants pour des piles solaires, tout en réduisant le nombre d'étapes de fabrication. Cette espèce de «raccourci» signifie, bien sûr, des coûts qui diminuent - par un facteur de 5 (!) - et comme une des étapes éliminées était justement celle qui impliquait des dérivés de l'étain, les déchets produits par arylation directe sont donc moins toxiques que ceux de la méthode traditionnelle.

«On a été dans les premiers à adapter cet outil-là pour faire des plastiques. Il était déjà employé pour fabriquer des médicaments, mais la pharmaceutique et les plastiques organiques, ce sont deux mondes qui ne communiquent pas. [...] L'idée de départ, elle vient de mes étudiants, de la curiosité intellectuelle de ceux qui lisent toutes sortes de revues savantes et qui me disaient : "Sais-tu ce que j'ai trouvé dans tel article, ça pourrait peut-être marcher." Mon travail a consisté à l'adapter, en faisant réagir les bons monomères dans les bonnes conditions.»

Partager

lapresse.ca vous suggère

publicité

publicité

la liste:1710:liste;la boite:91290:box

En vedette

Précédent

publicité

la boite:1608467:box; tpl:300_B73_videos_playlist.tpl:file;

publicité

Les plus populaires : Le Soleil

Tous les plus populaires de la section Le Soleil
sur Lapresse.ca
»

CONTRIBUEZ >

Vous avez assisté à un évènement d'intérêt public ?

Envoyez-nous vos textes, photos ou vidéos

Autres contenus populaires

image title
Fermer