Une nouvelle méthode pour de nouveaux matériaux
Procédé de production à faible coût de nitrures de métaux de transition très demandés par l'industrie
Une équipe de chercheurs de l'université Otto von Guericke de Magdebourg a mis au point un nouveau procédé permettant de produire des nitrures de métaux de transition à moindre coût et de manière plus économe en énergie. Dotés de fonctionnalités supplémentaires et liées aux applications, ces matériaux innovants pourraient à l'avenir jouer, entre autres, un rôle clé dans les technologies de l'électronique et de la communication et, par exemple, améliorer considérablement la transmission de données dans les réseaux de téléphonie mobile.
Dans le cadre d'un projet de recherche financé à hauteur de 2,8 millions d'euros par le Fonds européen de développement régional (FEDER), les physiciens entendent utiliser pour la première fois la technique de l'épitaxie par pulvérisation cathodique pour produire ces composés chimiques de manière efficace et adaptée à des applications spécifiques, ainsi que pour optimiser les propriétés des nitrures de métaux de transition de manière à ouvrir des champs d'application technologiques entièrement nouveaux.
Le professeur Martin Feneberg, qui dirige le projet de recherche avec son collègue, le professeur Armin Dadgar, explique que les nitrures de métaux de transition jouent un rôle clé dans la science des matériaux. "Les composés de nitrure de métaux de transition issus d'éléments tels que le titane ou le vanadium présentent des caractéristiques physiques extraordinaires", explique-t-il. "Ils sont particulièrement durables, résistants à la chaleur et chimiquement stables - des propriétés qui les rendent extrêmement intéressants pour d'innombrables applications industrielles".
Le professeur Dadgar poursuit en expliquant que ces propriétés matérielles ouvrent de nouvelles perspectives technologiques, notamment dans le domaine de l'électronique, où les nitrures de métaux de transition peuvent être utilisés comme revêtements pour des transistors très performants ou comme matériaux conducteurs pour une transmission rapide et efficace des données. "Dans la technologie de la téléphonie mobile et l'optoélectronique en particulier, ces matériaux sont très prometteurs. Afin de répondre aux exigences croissantes en matière de vitesse de transmission de données 5G, les cellules radio doivent devenir plus petites et plus puissantes. Les nitrures de métaux de transition pourraient jouer un rôle central à cet égard".
La technique d'épitaxie par pulvérisation cathodique permet de produire des couches minces de nitrures de métaux de transition à des températures plus basses et à un coût nettement inférieur. "Avec ce procédé, un gaz, généralement de l'argon, est placé dans une chambre sous un courant électrique et forme un plasma", explique le professeur Dadgar. "Les particules riches en énergie du plasma rencontrent un matériau cible et libèrent des atomes qui sont ensuite déposés en une structure cristalline ordonnée sur une surface. Ces couches ordonnées sont particulièrement utiles pour les applications électroniques".
Les chercheurs de Magdebourg se concentrent sur les composés de titane et d'yttrium, qui présentent un grand intérêt pour les transistors à haute performance et les dispositifs à haut rendement énergétique. "Ici, à l'université de Magdebourg, nous donnons un ton novateur à la recherche sur les matériaux grâce à cette méthode, que nous espérons maintenant développer davantage avec le soutien de l'UE", explique le professeur Feneberg.
La formation des jeunes scientifiques constitue un volet important du projet. Les thèses de master et de doctorat réalisées dans le cadre du projet devraient contribuer à consolider les résultats obtenus et à les appliquer dans la pratique. "À long terme, nous espérons non seulement faire avancer la recherche à Magdebourg, mais aussi renforcer la capacité d'innovation et l'expertise technologique de toute la région", souligne le professeur Feneberg.
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