Diminuer l’empreinte carbone des nanotechnologies

Bien qu’elles utilisent peu de matière, les nanotechnologies participent bien à l’épuisement des ressources. Elles peuvent aussi présenter un bilan énergétique peu favorable. Face à ce constat, des efforts de recherche sont menés pour quantifier et diminuer leur impact environnemental. Un exemple : le dépôt de couches atomiques ou Atomic Layer Deposition, (ALD). Cette technique permet de déposer des couches minces d’une large gamme de nanomatériaux, avec une excellente uniformité des couches et un contrôle de leur épaisseur à l’échelle nanométrique. L'ALD est utilisée dans diverses applications, notamment dans l'industrie des semi-conducteurs et de l'énergie photovoltaïque. Ces procédés sont cependant très énergivores et gaspillent une quantité significative de matériaux précurseurs et de gaz.

Pour quantifier leur impact environnemental et trouver des solutions pour le réduire, des chimistes du Laboratoire des matériaux et du génie physique (CNRS/Grenoble-INP/Université Grenoble Alpes), en collaboration avec l’Université de Bochum en Allemagne et la société Air Liquide, ont passé au crible les procédés ALD. Ils ont pour cela repris toutes les sources de pollution des procédés existants et les ont analysés selon les principes de la chimie verte. Cette étude leur a permis de suggérer plusieurs approches pour réduire l’empreinte écologique de cette technologie innovante.

En particulier, l'optimisation des procédés grâce aux outils de machine learning et d'IA, ainsi que l'utilisation de technologies à haut débit comme l'ALD spatiale, permettrait de limiter la consommation énergétique de cette nanotechnologie. Mais c’est la synthèse chimique de précurseurs plus « verts » pour la formation des couches nanométriques qui aurait le plus d’impact. Des précurseurs optimisés permettraient la réduction de l’empreinte globale, des matières premières extraites à la diminution du nombre d'étapes de synthèse. De plus, des températures de dépôt plus faibles et les émissions de sous-produits moins polluants sont les autres avantages qui motivent la recherche de précurseurs plus verts.

Ces résultats, parus dans la revue ACS Materials, permettent d’envisager un avenir plus durable pour une des techniques très utilisées des nanotechnologies.

Rédacteur: AVR