Sculpter les matériaux quantiques pour l’électronique du futur


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    Le développement des nouvelles technologies de l’information et de la communication pose de nouveaux défis aux scientifiques et à l’industrie. Concevoir de nouveaux matériaux quantiques, dont les propriétés exceptionnelles sont issues de la physique quantique, est la voie la plus prometteuse pour relever ces défis. Une équipe internationale dirigée par l’Université de Genève (UNIGE) et comprenant des chercheurs des universités de Salerne, d’Utrecht et de Delft, a conçu un matériau dans lequel la dynamique des électrons peut être contrôlée en incurvant le tissu spatial dans lequel ils évoluent. Ces propriétés sont intéressantes pour les dispositifs électroniques de nouvelle génération, y compris l’optoélectronique du futur. Ces résultats sont à retrouver dans la revue Matériaux naturels.

    Les télécommunications du futur nécessiteront de nouveaux appareils électroniques extrêmement puissants. Ceux-ci doivent être capables de traiter des signaux électromagnétiques à des vitesses sans précédent, de l’ordre de la picoseconde, soit un millième de milliardième de seconde. C’est impensable avec les matériaux semi-conducteurs actuels, comme le silicium, largement utilisé dans les composants électroniques de nos téléphones, ordinateurs et consoles de jeux. Pour y parvenir, scientifiques et industriels se concentrent sur la conception de nouveaux matériaux quantiques.

    Grâce à leurs propriétés uniques — notamment les réactions collectives des électrons qui les composent — ces matériaux quantiques pourraient être utilisés pour capter, manipuler et transmettre des signaux porteurs d’informations (par exemple des photons, dans le cas des télécommunications quantiques) au sein de nouvelles technologies électroniques. dispositifs. De plus, ils peuvent fonctionner dans des gammes de fréquences électromagnétiques non encore explorées et ouvriraient ainsi la voie à des systèmes de communication à très haut débit.

    Un lecteur de chaîne

    ”L’une des propriétés les plus fascinantes de la matière quantique est que les électrons peuvent évoluer dans un espace courbe. Les champs de force, dus à cette déformation de l’espace habité par les électrons, génèrent une dynamique totalement absente des matériaux conventionnels. Il s’agit d’une application remarquable du principe de superposition quantique”, explique Andrea Caviglia, professeur ordinaire au Département de physique de la matière quantique de la Faculté des sciences de l’UNIGE et dernier auteur de l’étude.

    Après une première étude théorique, l’équipe internationale de chercheurs des Universités de Genève, Salerne, Utrecht et Delft a conçu un matériau dans lequel la courbure du tissu spatial est contrôlable. ”Nous avons conçu une interface hébergeant une couche extrêmement fine d’électrons libres. Il est pris en sandwich entre le titanate de strontium et l’aluminate de lanthane, qui sont deux oxydes isolants”, explique Carmine Ortix, professeur à l’Université de Salerne et coordinateur de l’étude théorique. Cette combinaison nous permet d’obtenir des configurations géométriques électroniques particulières qui peuvent être contrôlées à la demande.

    Un atome à la fois

    Pour y parvenir, l’équipe de recherche a utilisé un système avancé de fabrication de matériaux à l’échelle atomique. À l’aide d’impulsions laser, chaque couche d’atomes a été empilée les unes après les autres. ”Cette méthode nous a permis de créer des combinaisons spéciales d’atomes dans l’espace qui affectent le comportement du matériau”, détaillent les chercheurs.

    Alors que la perspective d’une utilisation technologique est encore lointaine, ce nouveau matériau ouvre de nouvelles voies dans l’exploration de la manipulation du signal électromagnétique à très haut débit. Ces résultats peuvent également être utilisés pour développer de nouveaux capteurs. La prochaine étape pour l’équipe de recherche sera d’observer plus avant comment ce matériau réagit aux hautes fréquences électromagnétiques afin de déterminer plus précisément ses applications potentielles.

    Houssen Moshinaly

    Rédacteur en chef d'Actualité Houssenia Writing. Rédacteur web depuis 2009.

    Blogueur et essayiste, j'ai écrit 9 livres sur différents sujets comme la corruption en science, les singularités technologiques ou encore des fictions. Je propose aujourd'hui des analyses politiques et géopolitiques sur le nouveau monde qui arrive. J'ai une formation de rédaction web et une longue carrière de prolétaire.

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