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Des bactéries qui synthétisent des matériaux électroniques

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Des bactéries qui synthétisent des matériaux électroniques

Mardi, 19/01/2021 - 12:54 0 commentaire
Des bactéries qui synthétisent des matériaux électroniques zoom

Des ingénieurs de l’Institut polytechnique Rensselaer, dans l’État de New-York, viennent de trouver un moyen d’utiliser des bactéries pour fabriquer un matériau bidimensionnel prometteur pour l’électronique du futur. Appelé « disulfure de molybdène » (MoS2), il peut former un feuillet de quelques atomes d’épaisseur seulement. Cette découverte permettra peut-être de s’affranchir d’un processus de synthèse difficile qui nécessite un environnement complexe.

« Le graphène est la superstar des matériaux bidimensionnels », déclare Shayla Sawyer, ingénieure électricienne à l’Institut polytechnique de Rensselaer et un des auteurs de l’article. Mais le disulfure de molybdène est « différent car il apporte une nouvelle propriété ». Le graphène et le MoS2 sont à la fois solides et flexibles, mais alors que le graphène est un conducteur électrique, le MoS2 est un semi-conducteur, un matériau dont la conductivité peut être modifiée par une stimulation extérieure, comme par exemple la lumière.

Le disulfure de molybdène est « également un peu plus polyvalent sur le plan chimique », explique Shayla Sawyer. La surface de ce matériau est facilement modifiable pour aider à capturer des particules, par exemple des microbes. Mais il est difficile à synthétiser. Le processus implique des températures de 200 à 500 degrés Celsius et une pression dix fois supérieure à la pression atmosphérique, explique Zhi Li, ingénieur en matériaux à l’université d’Alberta, au Canada, qui n’a pas participé à l’étude.

Pour contourner ce problème, Shayla Sawyer et ses collègues ont mis au point une nouvelle technique de synthèse exploitant la respiration anaérobie de la bactérie Shewanella oneidensis. Lorsque cette bactérie respire de façon aérobie, après un cycle de réactions d’oxydoréduction, des électrons finissent par être transférés aux atomes d’oxygène. Mais dans un environnement anaérobique, cette même bactérie peut transférer les électrons à des composés métalliques particuliers à la place de l’oxygène, explique James Dylan Rees, ingénieur bioélectrique à Rensselaer et auteur principal de l’article.

Après « quelques essais et erreurs » pour déterminer les meilleurs composés métalliques à utiliser, l’équipe les a placés en contact avec les bactéries pendant deux semaines dans un récipient pratiquement dépourvu d’air. Les bactéries ont alors basculé en mode anaérobie, fournissant des électrons aux composés métalliques pendant la respiration, et rejetant ainsi des nanoparticules de MoS2 comme sous-produit du processus.

Zhi Li estime que cette nouvelle méthode suggère un moyen durable de fabriquer du disulfure de molybdène à température ambiante. Cependant, si l’on veut l’utiliser de manière fiable dans des dispositifs électroniques, il faut pouvoir contrôler l’uniformité du motif atomique répété dans le matériau bidimensionnel. Selon Shayla Sawyer, son équipe doit encore travailler sur cet aspect du processus.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

Pour La Science

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