Matériaux naturels abondants pour l'électronique verte : le cas du biopigment eumélanine

 

Clara Santato

École Polytechnique de Montréal

 

Domaine : matériaux

Programme projet de recherche en équipe

Concours 2018-2019

Les semi-conducteurs organiques sont des matériaux souples à conduction ionique et électronique mixte. Outre les matériaux électroniques organiques qui ont été bien caractérisés à des fins d'applications de diodes électroluminescentes organiques et de cellules solaires, les chercheurs dans le domaine de l'électronique "verte" explorent l'utilisation des matériaux électroniques biomoléculaires pour leur abondance, et, potentiellement, leur faible impact environnemental, biodégradabilité et biocompatibilité.
À ce propos, l'eumélanine, un biopigment omniprésent dans la flore et la faune, est un candidat fort intéressant pour des applications en électronique "verte". L'eumélanine possède de nombreuses fonctions dans le corps humain : la protection UV, le piégeage des radicaux libres, la chélation des ions métalliques, et la thermorégulation.
L'eumélanine a longtemps été considérée comme un semi-conducteur amorphe. Des études récentes suggèrent plutôt que l'eumélanine est un conducteur ionique électronique mixte. Cela souligne la nécessité de réexaminer les propriétés électriques de l'eumélanine et renforce le potentiel de l'eumélanine en tant que matériel de base dans l'électronique organique.
De plus, l'eumélanine a une structure électronique moléculaire de type pi-conjugué qui se caractérise par son haut degré de désordre énergétique et structurel. Il y a différents types d'eumélanine qui se distinguent par leurs structures moléculaires et supramoléculaires - qui dépendent des conditions de (bio-)synthèse - qui à la fois affectent ses propriétés fonctionnelles.

Ce projet de recherche en équipe a pour objectifs d'étudier les propriétés d'association aux surfaces des unités de base (monomères d'indole quinone) de l'eumélanine afin de contrôler le processus de polymérisation à la surface et ainsi optimiser les propriétés fonctionnelles - électriques et optiques - du pigment. L'étude du transfert et transport de charge se fera sur des couches minces d'eumélanine ayant une composition chimique et une structure contrôlées.

Il est attendu que les résultats obtenus fourniront de nouvelles CONNAISSANCES TRANSFORMATIVES POUR LE DOMAINE DE L'ÉLECTRONIQUE VERTE sur les propriétés de transfert et transport des porteurs de charge dans les couches minces d'eumélanine en vue de son application dans le domaine de l'électronique (transistors) et du stockage d'énergie (supercondensateurs) durables.