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Les dispositifs électroniques sont fabriqués à partir d’un groupe d’éléments souvent désignés sous le nom de terres rares, mais comme leur nom l’indique, leur nombre peut être limité et leur coût relativement élevé.

Remplacer les terres rares dans les dispositifs électroniques

À présent, une équipe de scientifiques a trouvé un moyen de combiner des éléments beaucoup plus courants en composés utiles sur le plan électronique, sans avoir besoin d’utiliser ces éléments rares.
Il faut toutes sortes de minéraux précieux pour construire des appareils électroniques aussi intelligents que ceux que nous utilisons tous les jours. Malheureusement, plusieurs de ces éléments sont difficiles à trouver et à exploiter, ce qui les rend coûteux et susceptibles de se raréfier dans un avenir pas trop lointain.
« Nous risquons de manquer de certains de ces éléments, car ils sont difficiles à recycler et leur approvisionnement est limité », a déclaré Roy Clarke, auteur de l’étude. « Il n’est pas viable pour la technologie de s’appuyer sur quelque chose qui risque de s’épuiser sur une échelle de 10 à 20 ans. »
Des entreprises telles que Honda et Samsung commencent à mettre au point des moyens de recycler ces éléments, tandis que des scientifiques tentent également de trouver de nouveaux moyens de récupérer des composants de valeur et de s’attaquer au problème croissant des déchets électroniques .
Aussi utiles que soient ces initiatives, il serait plus facile de simplement utiliser des alternatives moins chères. Les chercheurs de cette nouvelle étude, des universités du Michigan, de Lorraine et de Canterbury, ont donc cherché un moyen de le faire.
Les éléments du tableau périodique sont alignés en colonnes, qui forment des groupes liés. Les éléments souvent utilisés en électronique, tels que l’indium et le gallium, appartiennent au groupe III, parfois appelés terres rares.

Une combinaison d’éléments peut remplacer les terres rares

L’équipe a constaté que la combinaison d’éléments de groupes voisins pourrait créer des composés possédant un grand nombre des propriétés des terres rares. Les chercheurs ont utilisé l’épitaxie par jets moléculaires (MBE) pour produire les composés sous forme de minces films, en superposant les éléments les uns sur les autres avec une précision atomique.
Grâce à cette technique, l’équipe a pu fabriquer un composé en utilisant des éléments des groupes II, IV et V – soit du zinc, de l’étain et de l’azote. Toutes ces solutions sont beaucoup moins chères et plus faciles à trouver, mais le composé obtenu a toujours les mêmes propriétés optoélectroniques que ses équivalents plus rares.
D’une part, ce nouveau composé peut capter l’énergie solaire et émettre de la lumière, ce qui signifie qu’il pourrait constituer une alternative abordable pour les panneaux solaires à couche mince, les éclairages LED et les écrans des ordinateurs. Si le zinc est remplacé par du magnésium, la plage de lumière disponible s’étend dans les parties bleues et ultraviolettes du spectre.
Les chercheurs ont découvert que ces matériaux étaient également accordables, ce qui signifie qu’ils pourraient être modifiés au stade du développement pour créer des composants plus sensibles à des longueurs d’onde spécifiques de la lumière.

Modifier la température des couleurs émise par les lampes

Par exemple, des diodes électroluminescentes fabriquées avec ces composés pourraient être ajustées pour émettre des couleurs spécifiques. « Lorsque vous allumez les lampes d’une maison ou d’un bureau, vous voulez pouvoir régler la température de la lumière, en imitant souvent la lumière naturelle », a déclaré Clarke. « Ces nouveaux composés II-IV-V nous permettraient de le faire. »
Cette recherche a été publiée dans la revue Physical Review Letters.
Source : University of Michigan
Crédit photo : Pixabay