Une nouvelle méthode révolutionnaire pour identifier des matériaux 2D prometteurs en électronique du futur

Des chercheurs de l'Université de Maryland Baltimore County (UMBC) ont mis au point une nouvelle méthode pour prédire des matériaux 2D prometteurs, capables de révolutionner l'électronique du futur. Cette étude, publiée dans Chemistry of Materials le 7 juillet, présente une approche combinant l'analyse de données, la modélisation informatique et l'analyse structurale pour identifier des matériaux à base de phosphochalcogénures, des substances 2D formées de couches atomiques minces, dont certaines possèdent des propriétés ferroélectriques ou magnétiques. Ces matériaux peuvent stocker une charge électrique dans une direction spécifique et la réverser sur commande, ce qui les rend idéaux pour des applications comme les dispositifs de mémoire ou les capteurs. Jusqu'à présent, seuls deux matériaux de ce type étaient connus, ce qui a motivé l'équipe à chercher d'autres possibilités. Le groupe, dirigé par Peng Yan, doctorant en chimie à UMBC, et Joseph Bennett, professeur assistant en chimie et biochimie, a utilisé des diagrammes quantiques pour cartographier les structures cristallines et identifier des zones où des matériaux stables pourraient exister. En analysant des paramètres tels que l'électronégativité et le rayon atomique, ils ont réussi à distinguer les matériaux à potentiel fonctionnel. Un script Python développé par Joshua Birenzvige, étudiant en licence, a permis de trier efficacement les candidats. Leur travail a révélé 83 nouveaux matériaux possibles, dont certains ont déjà été synthétisés en laboratoire. Les chercheurs ont collaboré avec des équipes de l'Université du Maryland, College Park (UMD), pour tester les prédictions en laboratoire. Ces expériences ont confirmé la validité de leur approche, montrant que la prédiction peut guider les expérimentations de manière plus rapide et plus efficace. Cette méthode pourrait réduire le temps et les coûts de recherche, en offrant une sorte de « livre de recettes » pour créer des matériaux inédits. Les applications potentielles de ces matériaux incluent des composants électroniques à faible consommation, des capteurs ultra-sensibles ou des mémoires non volatiles. Ces propriétés sont très recherchées dans l'industrie technologique et par le gouvernement américain. L'équipe prévoit d'explorer plus en profondeur les 83 matériaux identifiés à l'aide de simulations avancées, en évaluant leurs caractéristiques ferroiques et leur faisabilité de synthèse. Ils continueront également leur collaboration avec UMD pour valider ces propriétés et les adapter à des usages spécifiques. Cette avancée marque un progrès majeur dans la découverte de nouveaux matériaux 2D, ouvrant la voie à des innovations qui pourraient transformer la conception des appareils électroniques, des capteurs militaires aux ordinateurs portables plus performants. Les experts du secteur soulignent que cette approche pourrait accélérer la transition vers des technologies plus durables et plus efficaces, tout en réduisant les coûts de recherche traditionnels.