Les circuits intégrés sont essentiels pour des systèmes en pleine émergence tels que les moniteurs de santé portatifs, la robotique molle et les appareils médicaux implantables. En effet, ils requièrent des composants électriques qui ne connaissent pas de perte de performance, même confrontés à des déformations mécaniques. Pour le moment, il existe des circuits semi-conducteurs métal-oxyde basés sur des membranes de silicone. Mais ces matériaux sont rigides et ne peuvent donc pas être utilisés avec des tissus biologiques mous ou des surfaces à déformation dynamique. Le développement de circuits intégrés élastiques est tout juste naissant, s’étant longtemps vu confronté au déséquilibre entre les transistors de type p (à potentiel positif) et de type n (à potentiel négatif). Dans un papier publié le 7 novembre 2025 dans Science Advances, le professeur d’ingénierie à l’University of Illinois Urbana-Champaign (États-Unis) Cunjiang Yu et son équipe ont présenté leur propre circuit intégré « caoutchouteux »…
Des circuits « caoutchouteux » mêlant deux types de transistors
Plus précisément, les scientifiques ont surnommé leur découverte le « CMOS caoutchouteux » – CMOS signifiant complementary metal-oxide-semiconductor. Comme son nom l’indique, le CMOS est constitué de matériaux rigides et d’oxydes se brisant facilement sous la contrainte mécanique, qu’il s’agisse d’une torsion ou d’un étirement. Il a fallu de nombreuses années pour espérer parvenir à obtenir des appareils de nouvelle génération capables de se mouvoir à la façon des tissus biologiques. Dans le cas de cette nouvelle étude, Cunjiang Yu et ses collègues ont combiné des transistors n basés sur des nanotubes de carbone-oped poly{[N,N’-bis(2-octyldodecyl)-naphthalene-1,4,5,8-bis(dicarboximide)-2,6-diyl]-alt-5,5′-(2,2′-bithiophene)} avec des transistors p utilisant des réseaux de nanotubes de carbone semi-conducteurs.
Le résultat est une architecture en couches élastomère/semi-conducteur/élastomère fournissant aux deux types de transistors une stabilité et des caractéristiques électriques proches. Et ce, même face à un étirement allant jusqu’à 50 % ! Pour valider définitivement leur invention, les chercheurs en ont usé avec des portes logiques (des circuits numériques réalisant des opérations logiques sur une séquence de bits) dans le but de mettre au point une fine couche électronique déformable pouvant adhérer à la peau humaine. Cette preuve de concept a montré des capacités électriques stables, et ce jusqu’à 30 % d’étirement. À l’avenir, le « CMOS caoutchouteux » pourrait être employé dans des applications allant de la bio-intégration aux interfaces robotiques.
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