Cristal 2DPANI à haute conductivité : avancées en transport de charge dans les polymères conducteurs

Une équipe internationale de chercheurs a synthétisé un cristal multilamellaire de polyaniline bidimensionnelle (2DPANI) doté d’un transport de charge métallique hors-plan, marquant une avancée significative dans le domaine des polymères conducteurs. Réalisé par une polymérisation 2D dirigée par topologie sur une monocouche de tensioactif anionique à la surface de l’eau, ce cristal présente une taille de domaine comprise entre 130 et 160 μm² et une épaisseur variant de quelques dizaines à plusieurs centaines de nanomètres. Sa structure se caractérise par des réseaux π colonnaires avec un espacement inter-couches de 3,59 Å et des réseaux rhomboédriques formés par des chaînes de polyaniline entrelacées, facilitant une forte conjugaison in-plane ainsi qu’un couplage électronique inter-couches, comme le confirment la spectroscopie de résonance paramagnétique électronique et des calculs de première approche. Le polymère affiche une conductivité de type Drude avec une conductivité en courant continu d’environ 200 S/cm, tout en révélant une anisotropie dans le transport de charge, l’in-plane atteignant environ 16 S/cm contre environ 7 S/cm hors-plan. Notablement, des dispositifs verticaux montrent une conductivité accrue à basse température, caractéristique d’un transport métallique hors-plan. Cette percée permet de contourner les obstacles traditionnels liés au transport de charge entre chaînes polymériques et ouvre de nouvelles perspectives pour la conception d’électrodes, le blindage électromagnétique ou encore le développement de capteurs. Publiée dans Nature, l’étude regroupe les travaux du NIMTE de l’Académie chinoise des sciences, de TU Dresden, du Max Planck Institute of Microstructure Physics et de CIC nanoGUNE BRTA, avec le soutien de la National Natural Science Foundation of China et de la Excellent Youth Foundation of Zhejiang Province.

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