Nous suivre Industrie Techno

Les nanotechnologies avancent

Michel Le Toullec
Paris, le 6 février 2006. L'Observatoire des micro et nanotechnologies (OMNT) a fait le point sur les avancées majeures concernant l'optique, l'électronique et les biotechnologies.

L'Observatoire des micro et nanotechnologies a la bonne idée d'organiser chaque année un séminaire. Ce rythme soutenu permet, en effet, de suivre les rapides et nombreuses avancées dans ces spécialités qui concernent aujourd'hui - de près ou de loin - la plupart des secteurs industriels.

Trois domaines d'applications ont été abordés lors du dernier séminaire : l'optique, l'électronique et les biotechnologies. Dans l'optique, Guilhem Almuneau du Laas à Toulouse (Haute-Garonne), présentait les travaux récents dans les lasers VCSEL (Vertical-cavity surface emitting lasers). « Ces lasers se caractérisent par leur émission verticale et leur faible volume actif », précise le chercheur. Leur domaine spectral (et donc les applications envisagées) dépend du matériau dérivé du phosphure d'indium ou de l'arséniure de gallium.

Dans la région 800-1 500 nm, ces lasers se destinent au marché des interconnexions courtes, pour remplacer les réseaux câblés par des liaisons optiques. Les applications vont des réseaux locaux (LAN), aux routeurs à grande capacité en passant par le transfert de données dans les téléphones mobiles, l'automobile, l'aéronautique ou les robots. Pour les applications en instrumentation, les VCSEL émettant au-delà de 1 500 nm sont intéressants pour la détection de gaz et de fumées. Enfin, les systèmes émettant vers 300-800 nm sont surtout recherchés pour l'affichage et la projection comme alternative aux lampes UHP. À noter que des travaux sur la nanostructuration de ces lasers visent à miniaturiser la source, à mieux contrôler les propriétés électro-optiques et à développer des couplages entre VCSEL.

Gilles Lérondel de l'UTT (Université de technologie de Troyes, Aube), rappelait de son côté les dernières avancées dans les nanosources de lumière. « Les matériaux utilisés vont des semi-conducteurs II-VI ou III-V, aux particules métalliques en passant par le silicium nanostructuré et les nanofils d'oxyde de zinc », précise le chercheur. La grande tendance dans ce secteur est aux nanosources photoniques et les développements actuels portent sur le cryptage de l'information, la nanophotolithographie, la microscopie, la spectroscopie et les capteurs.

Des transistors organiques électroluminescents

Les applications en électronique étaient également au programme du séminaire. Gilles Le Blevennec, du Liten (Laboratoire d'innovations pour les technologies des énergies nouvelles et les nanomatériaux) du CEA à Grenoble (Isère), rappelait les plus récents développements industriels : « En Grande-Bretagne, Plastic Logic vient tout juste de lever 100 millions d'euros pour démarrer la production de papier électronique ; au Pays-Bas, Polymer Vision (filiale de Philips) annonce la mise en production pour 2007 d'un écran aussi fin que du papier ; en Allemagne, Poly IC a présenté, fin septembre 2006, une étiquette RFID imprimée à 13 MHz. »

Gille Horowitz, du laboratoire Itodys (université Paris-VII), présentait les Olet, transistors organiques électroluminescents dont la commercialisation est annoncée pour 2008. Leur structure comprend une électrode transparente en oxyde d'indium et d'étain (ITO), une couche émissive et une électrode réfléchissante en métal. Leur principe est basé sur l'injection de porteurs de charge qui, après des phénomènes de transport, de recombinaison et de diffusion, vont conduire à une émission de lumière. Les Olet sont généralement constitués de deux composants qui peuvent être mélangés ou superposés : l'un des composants est de type n (à faible barrière d'injection pour les électrons), l'autre est de type p (à faible barrière d'injection pour les trous). Pour des applications dans l'affichage, les Olet apportent des densités de courant très supérieures à celles des diodes. Ils permettent par ailleurs de concevoir un système deux-en-un : le transistor de commande et le dispositif luminescent sont dans le même composant. Cependant, ils sont limités par leur faible surface émettrice. L'autre secteur concerné par les Olet est l'optoélectronique intégrée, où ils assurent une conversion rapide entre signal électronique et signal optique.

Toujours dans le secteur des transistors, Gilles Dambrine de l'IEMN (Institut d'électronique, microélectronique et nanotechnologie) exposait les performances des dispositifs à base de nanotubes ou de nanofils. « Les premiers apportent leurs bonnes propriétés électronique et mécanique. Les seconds se caractérisent par leur versatilité : les matériaux sont divers (IV, III-V ou II-VI) et leur architecture peut être homogène, axiale ou radiale. » Des travaux menés à Harvard sur les nanofils portent en particulier sur des transistors p-Mosfet. Du côté des nanotubes, les avancées concernent surtout les dépôts auto-organisés : on sait maintenant faire le tri entre les nanotubes semi-conducteurs et métalliques, les aligner, les déposer sur un substrat polymère...

Des biopuces à surface dynamique

Erik Dujardin, du groupe nanosciences du Cemes (Centre d'élaboration de matériaux et d'études structurales) s'intéresse au potentiel en électronique du graphène, version "plane" du nanotube de carbone monoparoi. Ce semi-métal est sensible aux effets de champs électriques et présente un faible couplage spin-orbite. De futurs transistors supraconducteurs pourraient bénéficier de ces propriétés, selon le chercheur toulousain. D'autres applications sont envisagées dans l'industrie des capteurs (le graphène est activable chimiquement) et le secteur des résonateurs Nems à 100 MHz.

Enfin, dans les biotechnologies, Pascal Colpo, du Centre commun de recherche de la commission européenne, présentait le développement de surfaces structurées et fonctionnalisées. « Trois applications principales sont visées : les biopuces, les implants médicaux et les supports actifs pour la culture de cellules. » Le principe vise à modifier la surface en y greffant des groupements fonctionnels et à créer une interface favorisant la réponse biologique désirée. Le marché des biopuces bénéficie des recherches visant à créer une surface dynamique. On peut créer des puces à mouillabilité contrôlée afin que les protéines ou les cellules adhèrent sélectivement sur des électrodes. D'autres travaux visent à nanostructurer la surface des biopuces : mesurant environ 2 x 2 cm2 avec des nanostructures de 150 nm, ces systèmes effectueraient le même travail que 10 000 biopuces actuelles !

PRÉSENTÉ AU SÉMINAIRE

Les transistors OLET > Les transistors organiques électroluminescents émettent une lumière à partir de l'injection de deux types de porteurs : électrons et trous.

Le potentiel du graphène > Version 2D du nanotube de carbone monoparoi, le graphène est un semi-métal intéressant les secteurs des transistors, des capteurs et des Nems.

Les lasers VCSEL > Ces lasers se caractérisent par leur émission verticale, leur faible volume actif et leur faisceau monomode circulaire.

vous lisez un article d'Industries & Technologies N°0886

Découvrir les articles de ce numéro Consultez les archives 2007 d'Industries & Technologies

Bienvenue !

Vous êtes désormais inscrits. Vous recevrez prochainement notre newsletter hebdomadaire Industrie & Technologies

Nous vous recommandons

INFORMATIQUE INDUSTRIELLE

Focus

INFORMATIQUE INDUSTRIELLE

L'usinage de prothèses dentaires se programmeSescoi a dévoilé, au salon Industrie 2009 de Lyon, une version de son logiciel de programmation d'usinage[…]

01/04/2009 | AlertesInnovations
Mousses métalliques : l'acier pourrait remplacer l'aluminium

Mousses métalliques : l'acier pourrait remplacer l'aluminium

MATÉRIAU

Focus

MATÉRIAU

TÉLÉCOMS

Focus

TÉLÉCOMS

Plus d'articles