Il suffit d’une molécule pour provoquer un changement

Pour la toute première fois, une équipe de recherche internationale a mis en évidence un commutateur fabriqué à partir d’une molécule unique appelée fullerène. Soutenus en partie par le projet PETACom financé par l’UE, les chercheurs sont parvenus à utiliser le fullerène pour modifier la trajectoire d’un électron entrant d’une manière prévisible. Leur recherche a été publiée dans la revue «Physical Review Letters».

Alors, qu’est-ce que cela signifie en termes d’applications concrètes? Comme décrit dans un communiqué de presse publié par l’université de Tokyo au Japon, le processus de commutation — facilité par une impulsion laser soigneusement réglée — peut être de trois à six ordres de grandeur plus rapide que les commutateurs des micropuces. La vitesse réelle dépend des impulsions laser utilisées. Cela signifie que si les commutateurs de réseau actuels étaient remplacés par des commutateurs en fullerène, les ordinateurs pourraient disposer de capacités dépassant de loin celles des transistors électroniques. Cette technologie pourrait également déboucher sur des dispositifs d’imagerie microscopique offrant des niveaux de résolution inégalés.«Ce que nous sommes parvenus à faire ici, c’est contrôler la façon dont une molécule dirige la trajectoire d’un électron entrant en utilisant une très courte impulsion de lumière laser rouge», déclare le Dr Hirofumi Yanagisawa, auteur principal de l’étude et rattaché à l’Institute for Solid State Physics de l’Université de Tokyo, dans le communiqué de presse. «Selon l’impulsion de lumière, l’électron peut soit rester sur sa trajectoire par défaut, soit être redirigé de manière prévisible. Cela ressemble donc un peu aux aiguillages d’une voie ferrée ou à un transistor électronique, mais en beaucoup plus rapide. Nous pensons pouvoir atteindre une vitesse de commutation un million de fois plus rapide qu’un transistor classique. Cela pourrait se traduire par des performances réelles en informatique. Cependant, ce qui est tout aussi important, c’est que si nous parvenons à régler le laser pour inciter la molécule de fullerène à commuter de plusieurs façons en même temps, cela pourrait revenir à transformer une seule molécule en plusieurs transistors microscopiques. Cela pourrait accroître la complexité d’un système sans en augmenter la taille physique.»

La molécule de fullerène est constituée d’une série d’atomes de carbone qui forment une sphère. Une fois positionnés sur une pointe métallique, les fullerènes s’orientent d’une manière particulière qui leur permet de diriger les électrons de manière prévisible. Des impulsions laser émises à des quadrillionièmes, voire des quintillionièmes de seconde, en direction des molécules de fullerène, déclenchent l’émission d’électrons.

«Cette technique est comparable à la manière dont un microscope à émission de photoélectrons produit des images», explique Hirofumi Yanagisawa. «Toutefois, ces appareils ne peuvent atteindre au mieux que des résolutions de l’ordre de dix nanomètres, ou dix milliardièmes de mètre. Notre commutateur à fullerène améliore cet état de fait et permet d’atteindre des résolutions d’environ 300 picomètres, soit trois cent trillionièmes de mètre».

Les résultats obtenus avec le soutien du projet PETACom (Petahertz Quantum Optoelectronic Communication) ouvrent la voie à des commutateurs qui effectuent des tâches de calcul beaucoup plus rapidement que les micropuces actuelles. Néanmoins, il reste de nombreux obstacles à surmonter avant de voir la technologie des commutateurs à base de fullerène faire son apparition dans nos appareils informatiques.

Pour plus d’informations, veuillez consulter:

site web du projet PETACom