Une touche d'électronique

Niko Münzenrieder plonge une feuille d'un Ficus'dans l'eau, dans laquelle flottent des morceaux d'une membrane métallique brillante. A l'aide d'une pincette, il glisse soigneusement l'un de ces morceaux sur la feuille de la plante d'intérieur. Finalement, il la soulève et la feuille adhère comme si elle avait été coulée sur la surface de la feuille. Le chercheur postdoctoral démontre ainsi les propriétés particulières du composant électronique qu'il a contribué à développer et qui se présente sous la forme d'une membrane ultrafine. "Ces transistors à couche mince d'un nouveau genre adhèrent aux surfaces les plus diverses et s'y adaptent de manière idéale", explique le physicien.

Dans le laboratoire d'électronique du professeur Gerhard Tröster, les scientifiques mènent depuis un certain temps déjà des recherches sur des composants électroniques flexibles tels que des transistors ou des capteurs. L'objectif est de tisser de tels composants dans des textiles ou de les appliquer sur la peau afin de rendre les objets "intelligents" ou de développer des capteurs confortables à porter et discrets pour surveiller différentes fonctions corporelles.

Souple mais fonctionnel

Les chercheurs ont désormais fait un grand pas en avant vers cet objectif grâce à leurs composants à couches minces. Leur travail à ce sujet vient d'être publié dans la revue spécialisée "Nature Communications". Grâce à leur nouvelle technologie de films minces, ils ont réussi à mettre au point une électronique fonctionnelle extrêmement flexible.

En l'espace d'un an, Münzenrieder a développé avec Giovanni Salvatore un procédé qui a permis la fabrication de ces composants à couche mince. La membrane est composée de parylène, un plastique que les chercheurs ont déposé par couches successives sur une plaquette de silicium classique de 2 pouces. Le film de parylène a une épaisseur maximale d'un millième de millimètre - 50 fois plus mince qu'un cheveu. Au cours des étapes suivantes, ils ont construit des transistors et des capteurs à partir de matériaux semi-conducteurs comme l'oxyde d'indium, de gallium et de zinc ou de matériaux conducteurs comme l'or, en utilisant des méthodes standardisées. Les chercheurs ont ensuite détaché le film de parylène et les composants électroniques qu'il contient de la plaque de silicium.

Le composant électronique ainsi fabriqué est extrêmement flexible, adaptable et - selon le choix des matériaux pour les transistors - transparent. Les chercheurs ont confirmé le rayon de courbure théorique de 50 micromètres lors d'essais au cours desquels ils ont posé la membrane électronique sur des cheveux humains et ont observé que la membrane s'adaptait exactement autour de ceux-ci. Les transistors appliqués sur la feuille, qui sont moins flexibles que le matériau de support en raison de leur construction en matériaux céramiques, ont parfaitement fonctionné malgré cette forte courbure.

Une lentille de contact intelligente mesure la pression oculaire

Münzenrieder et Salvatore voient une application possible pour leur électronique flexible, par exemple dans les lentilles de contact "intelligentes". Pour les premiers tests, les chercheurs ont appliqué leurs transistors à couche mince combinés à des jauges de contrainte sur des lentilles de contact du commerce. Ils les ont ensuite placées sur un œil artificiel et ont examiné si la membrane et surtout l'électronique résistaient au rayon de courbure de l'œil et continuaient à fonctionner. En effet, ces tests ont montré que de telles lentilles de contact intelligentes sont fonctionnelles et pourraient être utilisées pour mesurer la pression intraoculaire. La pression intraoculaire est un facteur de risque important pour l'apparition du glaucome.

Les chercheurs doivent toutefois encore surmonter quelques obstacles techniques avant de pouvoir envisager une solution commercialement viable. Ainsi, la structure de l'électronique sur la lentille de contact doit être optimisée pour tenir compte des effets de l'environnement oculaire aqueux. De plus, les capteurs et les transistors ont besoin d'énergie, même si celle-ci est faible. Jusqu'à présent, cette énergie doit être fournie de l'extérieur. "En laboratoire, sous le microscope, le film peut être facilement raccordé à l'alimentation en énergie, mais pour une unité placée sur l'œil, il faudrait trouver une autre solution", fait remarquer Münzenrieder.

Par le passé, le laboratoire du professeur Tröster a déjà fait parler de lui à plusieurs reprises avec des idées insolites pour l'électronique portable. Ainsi, les chercheurs ont Textiles avec composants électroniques tissés ou les fonctions corporelles de la star suisse du saut à ski. Simon Ammann surveillé par des capteurs pendant ses sauts.