Les formats miniatures des systèmes de stockage électrochimiques embarqués tels que batteries et super condensateurs sont des maillons essentiels tant au niveau de l’autonomie que de la gestion intelligente de l’énergie des nouvelles applications nomades : des smartphones et tablettes aux microsystèmes tels que les implants médicaux, les microdrones ou les réseaux de capteurs intelligents.

Après un rappel des principes de fonctionnement de ces systèmes, la première partie est consacrée à une revue synthétique de quelques exemples d’application avant de rentrer dans le détail des matériaux et des architectures utilisés.

Dans la deuxième partie (d’un niveau Bac+2) sont présentés des exemples de travaux de recherche actuels pour améliorer les performances de ces systèmes.

Les capteurs à dioxyde de carbone sont utilisés pour des raisons de sécurité et de confort. Les deux types de détection utilisés dans les capteurs industriels sont présentés : détection infrarouge et détection électrochimique.

Le marché en plein développement des micro-capteurs à gaz, véritables nez électroniques, passe par l’utilisation de nanomatériaux semi-conducteurs.

Plusieurs exemples sont présentés, dont pour la détection du CO₂ un prototype basé sur la mise au point d’un nouveau matériau nano-composite élaboré brique par brique comme un lego, chaque brique apportant des propriétés complémentaires des autres.

L’électronique organique imprimée présente des innovations de rupture sur les matériaux et les procédés et les applications résultent d’un partenariat transdisciplinaire scientifique et industriel porteur de nouveaux métiers.

L’électronique organique imprimée et l’électronique silicium sont comparés. L’intérêt de leur utilisation conjointe et les nouvelles filières expliquées sur des exemples nécessitent l’adaptation des techniques de l’imprimerie et le choix des composants et matériaux.

Les exemples choisis sont particulièrement novateurs : les photodiodes imprimées, l’intégration à des matières plastiques pour les nouveaux objets interactifs intelligents, les nouveaux transistors, les capteurs piézoélectriques, le futur du photovoltaïque…

La présentation des activités d’un grand groupe industriel de la chimie montre le développement d’une large gamme de produits pour les besoins actuels et futurs des applications de l’électronique.

Une tablette est décortiquée pour montrer la relation entre la nature du matériau et les principales propriétés recherchées au niveau du châssis, de l’écran et du circuit de la batterie. À cette occasion, est faite une mise au point très pédagogique sur l’affichage et la fonction tactile.

Les technologies futures sont focalisées sur l’électronique imprimée et les produits fins flexibles et à bas coût.

Les domaines abordés et les exemples d’applications montrent les solutions et les nouvelles possibilités qu’apporte à la microélectronique la chimie des polymères sur deux exemples de nouveaux matériaux : les matériaux intelligents, qui ont la faculté de s’auto-organiser à l’échelle nanométrique et les matériaux piézoélectriques qui ont la propriété de se déformer sous l’application d’un champ électrique.

Ces matériaux intelligents sont intégrés dans les procédés de fabrication de fabrication des microprocesseurs et autres puces électroniques pour permettre à l’industrie des semi-conducteurs d’améliorer les performances des objets nomades. Quant aux matériaux piézoélectriques, ils améliorent les propriétés haptiques des objets communicants. La nouvelle génération d’équipement électronique sur support flexible sera une véritable révolution.

Après un rappel de données techniques et économiques du marché mondial des semi-conducteurs en pleine évolution, l’auteur se focalise sur des exemples traités sur le site R&D de STMicroelectronics pour montrer que la chimie est présente dans la plupart des étapes de fabrication mais aussi dans les nouveaux développements.

Ces exemples mettent en jeux la chimie organique pour les nouvelles générations de résines photosensibles, la physicochimie pour le dépôt ou la croissance de couches diélectriques ou métalliques et la chimie des matériaux pour les gravures sèches assistées par plasma. Le lecteur découvrira les techniques de pointe utilisées pour la caractérisation et la localisation, ainsi que l’environnement industriel de haute technologie et les métiers qui y sont associés.

Dans la course à l’innovation et à la performance, les industriels de la chimie sont partenaires des géants de l’électronique. Les exemples présentés montrent que la chimie intervient non seulement dans les procédés de base indispensables pour la fabrication des appareils électroniques, mais également dans la mise au point des matériaux à haute valeur ajoutée dont les propriétés peuvent conduire à de nouvelles fonctionnalités : bobines de téléphones portables, écran LCD et OLED, mini-batterie performante.

Les exemples présentés, notamment pour les écrans, permettent de comprendre les relations entre la nature et les propriétés du matériau et la performance.

Après un rappel sur le fonctionnement et l’évolution des fibres optiques, l’auteur montre comment la chimie intervient non seulement dans toutes les étapes de leur fabrication, mais aussi dans le domaine du dopage et des matériaux nanostructurés, pour mettre au point les nouveaux matériaux permettant d’améliorer les capacités de transmission de l’information et de diversifier les domaines d’application.

Des exemples de récentes innovations montrent que cette technologie est toujours appelée à un grand développement en liaison étroite avec les laboratoires de recherche.

Un rappel théorique très pédagogique sur les liaisons carbone-carbone rend accessible à tous le principe de l’électroluminescence organique et l’application aux propriétés des familles de semi-conducteurs organiques.

L’évolution des matériaux, de leurs méthodes de dépôts en couche mince et de l’architecture des diodes, est expliquée sur des exemples en relation avec l’amélioration du fonctionnement des OLED et de leurs performances dans le domaine des écrans et de l’éclairage.

La conservation des données numériques est devenue une activité importante appelée à une forte croissance. Actuellement la seule méthode est la stratégie de l’archivage actif qui consiste en une migration constante tous les cinq ans. Cette méthode présente des inconvénients de coût, de confidentialité et de pollution environnementale.

La seule possibilité de conservation pérenne actuellement commercialement disponible est la gravure sur des DVD en verre, coûteuse et longue à réaliser. La recherche de produits nouveaux, alliant capacité élevée et longévité, est un véritable défi de société.