nanotechnologies / electronique avancee

Mai 2011
EDITO
LANCEMENT DU NOUVEAU SITE
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NANOTECHNOLOGIES / ELECTRONIQUE AVANCEE
Deux couches de graphène valent peut-être mieux qu’une
Publié le : 26 Avril 2011 | Par : NIST
Des chercheurs du National Institute of Standards and Technology ont montré que les
propriétés électroniques de deux couches de graphène varient à l’échelle nanométrique.
Ces nouveaux résultats sont surprenants car ils révèlent non seulement que la force des
charges électriques varie à travers les couches, mais également qu’elles changent de
signe, ce qui créé aléatoirement des zones d’alternance de charges. Le graphène est très
apprécié pour ses propriétés remarquables, et notamment sa capacité à conduire les
électrons à haute vitesse. Toutefois, l’absence d’une largeur de bande le rend mal adapté
aux applications électroniques numériques.
Ici, les chercheurs ont montré (voir image cicontre) que du graphène bicouche se comporte
d’avantage comme un semi-conducteur lorsqu’il
est placé dans un champ électrique. Selon eux,
la bande interdite peut également se former par
elle-même en raison des variations du potentiel
électrique des feuilles, et ces variations seraient
causées par des interactions entre les électrons
eux-mêmes ou avec le substrat.
Les mesures indiquent que les interactions avec le matériau désordonné du substrat
isolant entraînent la formation de groupements d’électrons et de trous dans les couches de
graphène, semblables à des puits. Ces groupements sont naturellement plus proches sur
la couche du fond car celle-ci est plus proche du substrat. La différence de profondeur de
ces puits, ou densité de charge, entre les couches créé ces motifs aléatoires.
Selon l’équipe, ces travaux constituent un nouveau pas vers l’utilisation du graphène au
sein de dispositifs électroniques pratiques. La manipulation de la pureté du substrat
pourrait offrir aux chercheurs un moyen de contrôler finement la bande interdite du
graphène et conduirait éventuellement à la fabrication de transistors à base de graphène
pouvant être allumés et éteints comme un semi-conducteur.
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Vers la création d’atomes artificiels à l’aide de SET, transistors à électron unique
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Rédaction L. PROVE NAT
Publié le : 18 Avril 2011 | Par : Univ. Pittsburgh News
Des chercheurs de l’University of Pittsburgh ont mis au point un transistor à électron
unique, ce qui fournit un bloc de construction et un composant de base pour de nouvelles
applications électroniques mais également des matériaux électroniques avancés.
Selon les chercheurs, la partie active du transistor est constituée d’un îlot de 1,5nm de
diamètre et ne fonctionne qu’à l’aide d’un ou deux électrons seulement. Cette possibilité
offrirait une large gamme d’applications de calcul, allant des mémoires ultra-denses aux
ordinateurs quantiques, de puissants dispositifs dont on pense qu’ils pourraient résoudre
des problèmes que les ordinateurs actuels du monde entier ne pourraient résoudre, même
en travaillant ensemble pendant des milliards d’années.
Cet îlot pourrait être utilisé comme un atome artificiel pour développer de nouvelles
classes de matériaux électroniques artificiels, tels que les supraconducteurs exotiques dont
les propriétés ne se trouvent pas dans les matériaux naturels.
L’équipe a appelé ce dispositif SketchSET
(‘sketch-based single electron transistor’), à la
suite d’une technique développée en 2008 au
sein du laboratoire permettant de créer des
dispositifs électroniques à l’interface d’un cristal
de titanate de strontium et d’une couche mince
d’aluminate de lanthane.
Ce SketchSET n’est constitué que de matériaux
à base d’oxyde, et le nombre d’électrons
présent dans la partie centrale entraîne des
propriétés conductrices distinctes.
Selon l’équipe, ce dispositif est extrêmement sensible aux charges électriques. L’autre
propriété de ces oxydes étant la ferroélectricité, ce transistor peut également fonctionner
comme une mémoire à état solide. En absence d’énergie externe, l’état ferroélectrique
peut contrôler le nombre d’électrons dans l’îlot, et donc l’état 1 ou 0 d’un élément d’une
mémoire. Une mémoire d’ordinateur basée sur ce principe conserverait les données
lorsque le processeur serait éteint.
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Mai 2011
OPTIQUE / PHOTONIQUE
Des nano-piliers pour voir les cellules vivantes
Publié le : 06 Avril 2011 | Par : Stanford Univ. News
Une équipe de Stanford University utilise des nano-piliers afin d’offrir aux biologistes, neurologistes et autres
chercheurs une vision plus profonde et plus précise des cellules vivantes. Ce nouveau système d’illumination est
très précis. Les structures des nano-piliers offrent d’elles-mêmes de nombreux avantages
qui rendent ce développement particulièrement prometteurs pour les cellules humaines.
Pour comprendre le potentiel de cette percée, il est utile de comprendre les défis des
premières formes d’imagerie moléculaire, qui éclairaient directement le sujet plutôt que
d'utiliser le rétro-éclairage, comme dans cette approche. Les scientifiques espérant une
imagerie moléculaire meilleure et de plus petite taille ont été face à une limitation
physique, à savoir la taille de la zone sur laquelle ils peuvent se focaliser. Le volume
minimum d'observation a été longtemps soumis à la limite de diffraction, mais les
molécules individuelles, et même les longues protéines communes en biologie et en
médecine, sont beaucoup plus petites que la limite typique de la lumière visible qui est
d'environ 400 nm.
C’est à ce niveau que l'évanescence entre en jeu.
Comme le montre l’image ci-dessus, l'équipe a utilisé
des nano-piliers (gris) de quartz qui brillent juste assez
pour fournir de la lumière pour voir les molécules
(bleu), mais assez faibles pour être en-dessous de la
barrière des 400 nm. Le champ de lumière autour des
nano-piliers lumineux, ou ‘onde évanescente’, s’éteint à
environ 150 nm, agissant comme une source de lumière
plus petite que la limite de diffraction. Les chercheurs
estiment qu'ils ont diminué le volume d'observation à
un dixième de celui des méthodes précédentes.
L’image ci-contre compare deux techniques d’imagerie de cellules vivantes : celle de gauche (lumière blanche)
révèle la position des nano-piliers et celle de droite est la technique présentée ici, alors que celle au centre
(fluorescence par épi-illumination) montre la forme d’une cellule transfectée avec une protéine fluorescente.
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Des antennes TV pour améliorer le transfert optique de données à haute vitesse
Publié le : 05 Avril 2011 | Par : Univ. Stuttgart
Des chercheurs de l’University of Stuttgart et du Max-Planck-Institute ont appliqué avec succès le concept des
antennes radiofréquence à la gamme de longueur d’onde optique.
Les antennes TV standards reçoivent en effet les signaux transportés par les ondes électromagnétiques avec
des fréquences de l’ordre du MHz et les convertissent en impulsions de courants électriques dans les câbles.
L’antenne relie deux grandeurs de taille très différentes, celle de la longueur d’onde (qqs cm à m) et de la taille
des fils (qqs mm). Certaines géométries d’antennes sont connues pour recevoir les radiations selon des
directions désignées. C’est le cas par exemple de l’antenne Yagi-Uda inventée en 1926, constituée de plusieurs
antennes dipôle parallèles, et dont l’efficacité est 5 à 10 fois plus importante qu’une antenne dipôle. Le signal
reçu peut même être amélioré de plusieurs ordres de grandeur lorsqu’un réseau d’antennes est mis en place, ce
qui est par exemple le cas dans les communications par satellite.
Les chercheurs se sont inspirés de ce mode efficace de
transmission et ont réduit ce concept de réseaux d’antennes aux
longueurs d’onde optique. Comme le montre l’image ci-contre, les
chercheurs ont ainsi réalisé des structures métalliques de 100 nm
qui reçoivent efficacement les fréquences optiques, de l’ordre de
plusieurs centaines de THz.
A l’aide de nanotechnologies à l’état de l’art, et travaillant couche
par couche avec des entretoises diélectriques entre des réseaux
de fils 3D en or de différentes longueurs ont été fabriqués et
empilés les uns sur les autres. Les mesures de ces réseaux 3D ont
révélé que la quantité d’énergie absorbée dépend fortement de
l’angle d’incidence et de la fréquence des ondes incidentes.
Les scientifiques ont observé une absorption maximale pour des radiations aux alentours de 200 THz, à
condition que la lumière frappe l’antenne parallèlement à son axe. Dans ce cas précis, l’onde incidente d’une
longueur de 1500nm est confinée dans une sous-longueur d’onde d’environ seulement 100nm, ce qui peut être
utilisé à l’avenir pour la détection du proche infrarouge, à l’échelle nanométrique et de manière très sensible.
Les chercheurs ont également montré en simulation que la combinaison de réseaux de nano-antennes optiques
3D avec des circuits d’alimentation appropriés pourrait permettre d’orienter le faisceau à des longueurs d’onde
optique. Le contrôle de la phase d’une nano-antenne individuelle au sein du réseau conduirait en effet à un
contrôle de la direction du cône d’émission. Selon l’équipe, ces ‘réseaux phasés’ ouvrent de nouvelles
perspectives pour améliorer le transfert de données optiques à l’échelle micrométrique, au sein de micro-puces.
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Rédaction L. PROVE NAT
Mai 2011
RFID / ELECTRONIQUE ORGANIQUE
De nouvelles structures polymère pour l’utilisation de plastique électronique
Publié le : 28 Avril 2011 | Par : Iowa State Univ.
Des chercheurs du Iowa State University conduisent actuellement des études structure / propriété afin
d’apprendre de nouvelles manières d’améliorer les propriétés de certains polymères organiques.
Les polymères conducteurs remontent à la fin des années 70, lorsque trois scientifiques, devenus prix Nobels
en 2000, ont découvert que les plastiques conduiraient l’électricité avec certains arrangements d’atomes.
Ici, l’équipe étudie la relation entre les structures polymères et les propriétés électroniques, physiques et
optiques des matériaux, et cherche également des moyens de les synthétiser sans utiliser d’acides forts.
Les éléments constitutifs de ce travail sont une variété de
benzobisazoles, des molécules adaptées pour des applications
électriques car elles transportent efficacement les électrons, sont
stables à haute température et peuvent absorber les photons. Et si les
polymères ont un manque dans l’une de ses propriétés, l’équipe peut
procéder à une restructuration chimique. Il suffit de changer la
synthèse chimique pour produire ce qui manque, ce qui ne fonctionne
pas avec les matériaux inorganiques ou le silicium par exemple.
Ces travaux font partie de la recherche fondamentale, et à l’instar de
la chimie organique, il s’agit de démarrer avec de petites molécules. Afin d’obtenir le maximum de ces
matériaux, les polymères doivent être conçues au niveau moléculaire, et l’optimisation de leurs propriétés
conduiront à améliorer leurs performances dans une large gamme d’applications.
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Le chlore au service de la technologie OLED ?
Publié le : 14 Avril 2011 | Par : Univ. Toronto
Des chercheurs de l’University of Toronto ont trouvé une méthode simple à base de chlore permettant de
réduire considérablement la complexité des dispositifs OLED traditionnels et d’améliorer par la même occasion
leur efficacité.
Le chlore est un gaz halogène abondant et facilement disponible, généralement associé à l’assainissement des
piscines et de l'eau potable. En structurant une feuille de chlore d'un atome d'épaisseur sur la surface
d'une d'électrode selon les standards industriels actuels
(typiquement ITO), les chercheurs ont créé un milieu qui
permet un transport électrique efficace tout en éliminant le
recours aux différentes couches coûteuses que l’on trouve
traditionnellement dans les dispositifs OLED.
Selon l’équipe, cette technique est très simple à mettre en
place. Pour cela, ils ont mis au point un procédé sûr et fiable
permettant la chloration à l’aide d’une lumière UV et sans
utiliser de gaz de chlore. Les chercheurs ont testé leur ‘ClOLED’ émettant dans le vert en la comparant à une OLED
classique. Comme le montre l’image ci-contre, ils ont constaté
que l'efficacité a été plus que doublé à très haute luminosité.
Les OLED sont connus pour leur haut rendement, mais celui-ci
diminue généralement lorsque l’on augmente la luminosité.
Ici, cette diminution peut être limitée, le rendement de leur
Cl-OLED atteint 50% à 10,000 cd/m².
L’utilisation d’ITO chloré, ou ‘Cl-ITO’, supprime la nécessité de plusieurs couches superposées, réduisant ainsi le
nombre d'étapes de fabrication et d'équipements, ce qui, en fin de compte, diminue les coûts de fabrication et
ceux associés à la mise en place d'une ligne de production.
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EVENEMENTS JUIN - JUILLET 11
Wireless Sensor Networks & RTLS Summit Europe 2011
Dates : 21-22 Juin 2011 | Lieu : Holiday Inn Munich City Centre, Munich (De)
Il s’agit de la conférence et exposition internationale concernant les réseaux de capteurs sans fil (WSN),
systèmes de localisation en temps réel (RTLS) et autres formes de RFID Active. Cet évènement est conjoint
avec ‘Energy Harvesting & Storage’, qui met en évidence les principales innovations, usages et tendances
technologiques du secteur de la récupération et stockage d’énergie.
+ Site de l’évènement
Si cet évènement vous intéresse, merci de nous contacter - [email protected]
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Rédaction L. PROVE NAT