Un groupe de recherche dirigé par le professeur Minkee Choi du Département de génie chimique et biomoléculaire de la KAIST, en partenariat avec Samsung Electronics, a développé un nouveau catalyseur capable d'éliminer efficacement le tétrafluorométhane (CF₄), un gaz à effet de serre puissant utilisé dans la fabrication des semi-conducteurs. Cette innovation a été publiée en juin 2026 dans le prestigieux journal de chimie Angewandte Chemie International Edition. Le tétrafluorométhane, ou CF₄, est un contributeur majeur au changement climatique, avec un potentiel de réchauffement global plus de 6 000 fois supérieur à celui du dioxyde de carbone. Il peut rester dans l'atmosphère jusqu'à 50 000 ans. Dans la fabrication des semi-conducteurs, le CF₄ est utilisé dans des processus tels que l'usinage à sec, où il est généralement décomposé à haute température à l'aide de vapeur et d'un catalyseur. Cependant, les catalyseurs traditionnels ont eu du mal à fonctionner dans cet environnement, car l'hydrogénofluorure (HF) produit lors de la décomposition les fait dégrader. Cette dégradation entraîne un regroupement des particules du catalyseur ou un changement de sa structure, réduisant progressivement son efficacité. Pour surmonter ce défi, l'équipe de recherche a employé une approche innovante appelée "stabilisation par entropie". Cette méthode consiste à créer une structure complexe et désordonnée en mélangeant plusieurs types d'atomes, ce qui rend le matériau plus résistant aux changements de structure. L'équipe a combiné plusieurs métaux – l'aluminium (Al), le zinc (Zn), le gallium (Ga), le nickel (Ni) et le cobalt (Co) – dans une seule structure cristalline d'aluminate, formant ainsi un "catalyseur à base d'aluminate stabilisé par entropie (ESA)". Ce nouveau catalyseur reste stable et fonctionnel même dans des conditions difficiles impliquant des températures élevées, de l'humidité et du fluor. Dans les tests, le nouveau catalyseur a montré une performance significativement supérieure. Sa capacité à décomposer le CF₄ était environ 2,3 fois supérieure à celle d'un catalyseur traditionnel à base d'alumine. Lorsqu'on l'a testé à environ 800°C (1 470°F) pendant 150 heures, la performance du catalyseur conventionnel est passée de 93 % à 48 % dans la conversion du CF₄, tandis que le nouveau catalyseur ESA n'a diminué que de 98 % à 92 %. Les chercheurs ont également étudié le processus de décomposition à l'aide d'isotopes d'oxygène, révélant que le catalyseur utilise d'abord son oxygène interne, puis le renouvelle à partir de l'oxygène de la vapeur environnante, agissant comme un "système de recharge en oxygène". Cette recherche est importante non seulement pour le développement d'un catalyseur plus efficace, mais aussi pour l'introduction d'une nouvelle stratégie de conception pouvant être appliquée à divers catalyseurs utilisés dans la fabrication des semi-conducteurs. En ajustant les types et les combinaisons de métaux, cette approche pourrait conduire à des catalyseurs plus efficaces et plus durables pour traiter différents gaz de processus à l'avenir.