DS0305 - Apport des nanosciences et nanotechnologies aux matériaux fonctionnels et biotechnologies

FILMS MINCES A BASE DE COPOLYMERES BIO-SOURCES : DISPOSITIF POUR TRANSISTOR A MEMOIRE – SWEETMEMORY

Résumé de soumission

Les films minces nano-organisés qui sont exploités dans des applications en nanotechnologies (la nanolithographie, l’électronique, la photonique…) sont constitués aujourd’hui de polymères d’origine fossile et plus précisément de copolymères à blocs (BCPs). La microséparation de phase du BCP conduit à une organisation sous forme de réseaux denses de blocs ordonnés au sein de films minces dont la limite de résolution est classiquement de l’ordre de 30nm. Cette dimension limite est un frein au développement des nouvelles générations de dispositifs électroniques souples et notamment pour les mémoires à forte capacité de stockage. La raison principale provient de la relative faible incompatibilité interfaciale, représenté par le ki*N (La constante de Flory-Huggins), entre les deux blocs du copolymère. Descendre à des résolutions plus importantes consisterait à augmenter le ki (incompatibilité) entre les blocs pour pouvoir diminuer leurs tailles (N). C’est la voie que nous avons envisager pour ce projet qui consiste à concevoir et contrôler la nanostructuration de nouveaux copolymères à blocs à base d’oligosaccharides et d’un bloc de polymères conjugués (BCP à haut "ki"), dans le but d’obtenir une couche active avec une forte densité et capacité de transport de charges pour les applications mémoires. La taille caractéristique recherchée des domaines des électrets organiques est sub-10 nm et seront disposés sur des substrats biodégradables avec une constante diélectrique élevé. Du point de vue synthétique, des approches privilégiant une chimie de contrôle structurale du BCP et de la chimie chimio-sélective de type chimie click (avec ou sans catalyseurs métalliques) seront envisagées.

Pour cela nous nous appuierons sur les récents travaux réalisés par l’équipe de R. Borsali au CERMAV laquelle a montré sur plusieurs systèmes de copolymères à bloc “sucrés” une auto-organisation en film mince avec des résolutions inégalées de 5 à 10 nm (Patent #1: PCT/FR2011/051843 (CNRS) 2010, World Extension 2011, Patent #2: (CNRS/UT, USA, 2011); Langmuir 2011, 27, 4098–4103; ACS Nano, 2012; Macromolecules, 2013, 46 (21), 8932-8940, Macromolecules 2013, 46 (21), 8509-8518. Macromolecules 2013, 46 (4), 1461-1469, ACS Macro Lett. 2012, 1 (12),1379-1382).

En complément, s’ajoute l’expertise reconnue de l’équipe du Prof. W .C. Chen sur la préparation d’architecture contrôlées de copolymères à bloc donneurs-accepteurs, l’étude de leurs morphologies nanostructurées et leurs propriétés physiques dans des dispositifs électroniques et en particulier pour les applications mémoires (Adv. Funct. Mater. 2010, 20, 3012.; Macromol. Rapid Commun., 2011, 32, 528.; Soft Matter, 2011,7, 8440.;Chem. Commun., 2012, 48, 383.; ACS Macro Lett., 2013,2, 555.; Adv. Funct. Mater., 2013, 23, 4960).

Ainsi, “Sweetmemory” s’inscrit dans une thématique pluridisciplinaire aux objectifs ambitieux et clairs impliquant une collaboration bipartite Franco-Taiwanaise, leaders dans leurs domaines respectifs. Cette opportunité de travail qui nous est donné aujourd’hui devrait permettre d’ouvrir de nouveaux horizons pour la valorisation de matériaux nanostructurés fonctionnels et biosourcés, utiles pour l’essor des nouvelles générations de dispositifs électroniques souples. Cette collaboration a d’ailleurs déjà porté ses fruits avec une publication commune dans Advanced Functional Materials DOI: 10.1002/adfm.201304297: “High-Performance Nonvolatile Transistor Memories of Pentacence Using the Green Electrets of Sugar-based Block Copolymers and Their Supramolecules” Y-C. Chiu, I. Otsuka, S. Halila, R. Borsali and W-C. Chen. (Le concept sera illustré en page de couverture).

Coordination du projet

Redouane BORSALI (Centre de Recherche sur les Macromolécules Végétales)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

CERMAV Centre de Recherche sur les Macromolécules Végétales
National Taiwan University Chemical Engineering and of Polymer Science and Engineering

Aide de l'ANR 239 138 euros
Début et durée du projet scientifique : septembre 2014 - 36 Mois

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