« Oxyde d’indium-étain » : ce nom ne vous est probablement pas familier. Pourtant, c’est l’un des composants essentiels de nombreux appareils qui nous accompagnent dans notre quotidien, tels nos smartphones, les écrans à cristaux liquides, les OLED ou encore les cellules photovoltaïques. La couche connectant entre eux les pixels de nos écrans électroniques est composée d’oxyde d’indium-étain, pellicule complètement transparente utilisée comme enrobage conducteur, capable de transmettre une information de manière parfaite.
Cette pellicule cumule toutefois deux problèmes : l’indium est un métal très rare, non renouvelable, dont la récente utilisation massive a fait grimper le prix à près de 800 dollars le kilo ; le processus de dépôt de la pellicule est particulièrement délicat, se faisant sous vide et à haute température (évaporation par faisceau d’électrons ou dépôt physique par phase vapeur), pour un film excessivement peu flexible et fragile. Ces problèmes ont mobilisé une partie de la communauté scientifique, multipliant les efforts pour réduire les coûts tout en accélérant et simplifiant le processus.
Nanofils de cuivre
C’est dans ce contexte que le chimiste américain Ben Wiley et son équipe de l’université Duke, en Caroline du Nord, ont créé un film transparent et conducteur constitué de nanofils de cuivre, enrobé d’une fine couche de plastique. La principale difficulté fût de développer une technique de synthèse de ces nanofils de cuivre, en organisant les atomes de cuivre présents dans une solution en longs et fins nanofils indépendants. Les chercheurs sont ensuite parvenus à démontrer, dans une étude publiée dans Advanced Materials, que le film développé partageait bien les même propriétés que la pellicule d’oxyde d’indium-étain, tout en étant bien moins cher à produire.
Moins de 10 dollars le kilo
Une autre alternative à la pellicule d’oxyde d’indium-étain est une encre contenant des nanofils d’argent. Récemment découverte, elle a déjà été exploitée dans l’écran d’un smartphone qui sera mis sur le marché cette année. Mais l’argent, tout comme l’indium, reste très onéreux, approchant les 1 400 dollars le kilo. Le cuivre est quant à lui largement plus abondant que l’indium ou l’argent, et excessivement moins cher, toujours à moins de 10 dollars le kilo.
Flexibilité accrue
Autre qualité du film de Ben Wiley et de son équipe, la flexibilité. La conduction et la structure d’un film traditionnel ne résistent pas à quelques flexions ou pliages, alors que leur film peut supporter près de mille pliages et revenir à son état initial sans dommage. Le coût très bas de ce film, ses performances et sa flexibilité pourraient bien l’imposer comme le futur choix naturel pour les écrans, appareils et panneaux solaires. Et peut-être revoir les prix à la baisse…
Par Rahman Moonzur
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