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Un commutateur à l'échelle moléculaire

Sonia Pignet

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Des chercheurs d'IBM à Zurich viennent de démontrer qu'il était possible de stocker une information binaire sur une seule molécule.

Son nom de code : BPDN-DT. Dimension : 1,5 nm. Signe distinctif : c'est, à ce jour, la première molécule isolée capable de conserver de façon contrôlée deux états de conductance stables et réversibles. L'expérience a été menée par Heike Riel et Emmanuel Lörtscher, deux chercheurs du laboratoire d'IBM à Zurich, en Suisse.

En appliquant une tension particulière au niveau de cette molécule, elle passe d'un état "on'' à un état "off'', c'est-à-dire qu'elle laisse passer ou non le courant. Les deux scientifiques ont ainsi démontré qu'une seule molécule pouvait jouer le rôle d'un commutateur. Ce "switch" d'un état à l'autre est dû à un changement de conformation et il est réversible.

Si de tels résultats ont déjà été obtenus, le procédé semble cette fois bien contrôlé et les chercheurs sont sûrs qu'il n'y a qu'une seule molécule qui intervient. De plus, cette BPDN-DT, synthétisée par James Tour, un chercheur de l'université Rice de Houston, a conservé ses propriétés de conductance après des centaines de tests et sur plusieurs heures. Une avancée prometteuse pour la recherche en électronique moléculaire.

Alors évidemment, avec une molécule capable de traiter des informations de type binaire et près de cinquante fois plus petite que les transistors les plus compacts utilisés à ce jour, les chercheurs d'IBM évoquent la possibilité d'une utilisation en informatique. Le groupe mène d'ailleurs ces recherches avec l'objectif de développer de nouvelles technologies pour remplacer les semi-conducteurs traditionnellement utilisés dans les ordinateurs, et qui devraient, d'ici dix à quinze ans, atteindre leurs performances limites.

500 cycles de commutation dans une microseconde

Mais pour l'instant, cette expérience est réalisée dans des conditions trop contraignantes. « Il est prématuré d'envisager de tels dispositifs. Cependant, c'est une contribution importante à un mouvement de recherche de fond », estime Xavier Bouju, chargé de recherche dans le Groupe nanosciences au Centre d'élaboration des matériaux et d'études structurales (Cemes) à Toulouse (Haute-Garonne). D'autant que ces scientifiques sont parvenus à réaliser 500 cycles de commutation dans un délai de l'ordre de la microseconde. « Si c'est assez lent comparé à ce qu'on peut faire dans l'industrie du silicium, c'est un chiffre intéressant pour une seule molécule », commente Xavier Bouju.

à l'échelle du nanomètre, des difficultés supplémentaires apparaissent : les électrodes qui sont au contact de la molécule doivent notamment être très petites, donc plus sensibles à l'effet Joule et impliquant un passage de l'information plus lent. Ce nanocommutateur permettrait toutefois de suivre la loi de Moore encore de nombreuses années, même après l'ère du silicium.

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