Au fil des ans, le pourcentage de résultats retournés par les termes de recherche a considérablement augmenté passant de 20% en 1991 à 80% en 2010. En outre, le terme nano* n’était pas suffisant pour saisir la pleine activité dans ces domaines et il a tendance à sous-estimer la littérature, surtout celle des années 1990. En termes de catégorie de sujet, l’augmentation dans les études de l’échelle nanométrique a été de plusieurs fois pour le top 5 des catégories Web des sciences, à savoir la physique, la science des matériaux, la chimie (physique), la chimie (multidisciplinaire) et la nanoscience et la nanotechnologie. Cette dernière catégorie a connu la plus forte augmentation passant de 18 à 70% entre 1997 et 2009.

De toute évidence, les nanotechnologies et les nanosciences ont gagné en importance depuis les années 1990, mais ce n’est pas le cas partout dans le monde. La Chine, les États-Unis, le Japon, l’Allemagne et la Corée du Sud sont les 5 premiers pays en terme de résultat de recherche. En 2010, le pourcentages de résultats obtenus en provenance des pays asiatiques en comparaison avec ceux des pays du G7 est étonnant. En effet, la Chine, l’Inde et l’Iran ont fait des études nanométriques une priorité de recherche très élevé avec plus de 10% du nombre total d’enregistrements liés à ces pays. D’autre part, l’Angleterre, les Pays-Bas et le Canada sont au bas de la liste avec 3,66%, 3,65% et 3,48% des résultats en provenance de ces pays, respectivement. La Suisse avec 5,65% des résultats se classe au-dessus de la moyenne des 27 pays de l’Union Européenne (UE-27) à 5,24%. Les auteurs concluent en affirmant que l’augmentation alarmante de la proportion prise dans la littérature par la nanoscience et la nanotechnologie peut se poursuivre, mais que cela peut dépendre de la manière dont la communauté scientifique fournira des applications concrètes passé l’effet de mode.

Bien que très instructif, cet essai ne discute pas les raisons de la divergence entre les pays asiatiques émergents et les pays industrialisés occidentaux. Il n’y a également aucune mention de ce qui est fait en termes de priorisation des nanosciences et des nanotechnologies dans les pays à faible rang. Considérons par exemple le Canada. Même si un Institut national de nanotechnologie a été mis en place et que certaines organisations, telles que NanoQuébec, existent pour soutenir l’innovation en nanotechnologie, la production scientifique du pays est restée limitée de telle façon que le Canada se trouve au bas de la liste. Pourquoi en est-il ainsi? On pourrait argumenter que ceci est le résultat d’éthiques de travail et de priorités gouvernementales différentes d’un pays à un autre.

D’autres diront que cela dépend du secteur principal sur lequel l’économie du pays est basée. Les économies s’appuyant sur le secteur des matières premières primaires (exploitation minière, foresterie et extraction du pétrole) seraient moins intéressés, du moins immédiatement, dans ce que la nanoscience et la nanotechnologie ont à offrir. Inversement, les pays basé sur le secteur manufacturier de l’économie seraient beaucoup plus susceptibles d’investir dans la nanoscience et la nanotechnologie. La poussée continue vers la miniaturisation en électronique est un bon exemple de cela. Dans le cas du Canada, ces questions restent ouvertes à la discussion.

“Les dispositifs à base de diamant ont le potentiel pour fonctionner à des vitesses plus élevées et nécessitent moins de puissance que les dispositifs à base de silicium”, explique le professeur de recherche en ingénierie électrique Jimmy Davidson. “Le diamant est le matériau le plus inerte connu. Nos dispositifs électronique sont donc largement à l’abri des dégâts d’irradiation et peuvent fonctionner à des températures beaucoup plus élevées que les dispositifs équivalents à base de silicium.” Leur conception d’une porte logique est décrite dans la revue Electronics Letters.

Les applications potentielles incluent l’électronique militaire et aérospatiale, les commutateurs à ultra-haute vitesse, des applications à ultra-faible puissance et des capteurs qui fonctionnent dans des environnements de rayonnement élevé ou à des températures extrêmes (de -185° à 480° Celsius).

Même si leur conception utilise un film de diamant, il n’est pas exorbitant. Les appareils sont si petits qu’environ un milliard d’entre eux peuvent être fabriqués à partir d’un carat de diamant. Les films sont fabriqués à partir d’hydrogène et de méthane en utilisant une méthode appelée dépôt de vapeur chimique (CVD) qui est largement utilisé dans l’industrie de la microélectronique à d’autres fins. Cette forme de diamant déposé a un coût inférieur à un millième du coût de “bijoux” en diamant. Il est suffisamment bon marché pour que les entreprises mettent ces revêtements de diamant sur ​​les outils, les ustensiles de cuisine et autres produits industriels. En conséquence, le coût de production des dispositifs en nanodiamants devrait être compétitif avec le silicium.

Les circuits de nanodiamants sont un hybride entre les vieux tubes à vide et la microélectronique à l’état solide moderne. Ils combinent quelques-unes des meilleures qualités des deux technologies. Les dispositifs en nanodiamants se composent d’un film mince de nanodiamants qui est déposé sur une couche de dioxyde de silicium. Tout comme ils le font dans des tubes à vide, les électrons se déplacent dans le vide entre les composantes en nanodiamants, plutôt que de couler à travers un matériau solide comme ils le font dans les dispositifs de microélectroniques normaux. En conséquence, ils ont besoin d’un emballage sous vide pour fonctionner.

“La raison pour laquelle votre ordinateur portable devient chaud est parce que les électrons se déplaçant dand les transistors se cognent avec les atomes du semi-conducteur et les réchauffe», explique Davidson. “Parce que nos appareils utilisent le transport des électrons dans le vide, ils ne produisent pas autant de chaleur.” Ce rendement de transmission est aussi l’une des raisons pour lesquelles les nouveaux appareils peuvent fonctionner avec de très petites quantités de courant électrique. Une autre est que le diamant est le meilleur émetteur d’électrons dans le monde. Il ne faut pas beaucoup d’énergie pour produire de forts faisceaux d’électrons. “Nous pensons que nous pouvons fabriquer des dispositifs qui utilisent un dixième de la puissance du dispositif de silicium le plus efficace”, a déclaré Davidson.

Le design est aussi largement à l’abri de dégâts d’irradiation. La radiation perturbe le fonctionnement des transistors en induisant des charges indésirables dans le silicium, ce qui provoque un effet comme le déclenchement du disjoncteur de votre maison. Dans le dispositif de nanodiamants, d’autre part, le flux des électrons se fait à travers le vide donc les particules énergétiques dues à la radiation n’ont rien à perturber. Si les particules atteignent l’anode ou la cathode de nanodiamants, l’impact est limité à une faible fluctuation dans le flux d’électrons, et non pas une perturbation complète, comme c’est le cas avec les dispositifs en silicium. «Quand j’ai lu au sujet des problèmes à la centrale nucléaire Fukushima après le tsunami japonais, j’ai réalisé que les circuits en nanodiamants, seraient parfaits pour les circuits à sécurité intégrée dans les réacteurs nucléaires”, a déclaré Davidson. “Ils ne seraient pas affectés par les niveaux de radiation élevés ou les températures élevées créées par les explosions.”

Les dispositifs en nanodiamants peuvent être fabriqués par des procédés que l’industrie des semiconducteurs utilise actuellement. La seule exception est l’obligation de fonctionner dans le vide, ce qui exigerait une modification dans le processus de conditionnement. Actuellement, les puces de semi-conducteurs sont scellés dans des emballages remplis avec un gaz inerte comme l’argon ou simplement encapsulé dans du plastique, les protégeant ainsi de la dégradation chimique. Davidson et ses collègues ont étudié les processus d’emballage et ont constaté que les joints métalliques utilisés dans les circuits de qualité militaire sont assez forts pour tenir un vide adéquat pour des siècles.

Source : article original

Site web du manufacturier : http://www.aixtron.com

Materials Today en collaboration avec Thermo Scientific offrent un cours webinaire de 45 minutes pour introduire comment la spectroscopie Raman peut aider à explorer les propriétés des matériaux de graphène.

Cette présentation (en anglais seulement) incluera un aperçu de plusieurs applications significatives de la spectroscopie Raman :

• mesure de l’épaisseur
• contrôle des propriétés chimiques
• contrôle des propriétés physiques

Ce webinaire sera utile pour toute personne qui débute le travail avec des matériaux de graphène ou pour ceux qui veulent en apprendre davantage sur la spectroscopie Raman.

Quand: 28 juillet 2011, 16h00 (BST) / 11h00 (EST)
S’enregistrer ici

La puce de 6cm par 6cm comprend neuf dispositifs quantiques, dont quatre «bits quantiques» qui effectuent les calculs. L’équipe affirme qu’une évolution jusqu’à 10 qubits devrait être possible cette année. L’innovation centrale de l’équipe fût de trouver un moyen de déconnecter complètement – ou «découpler» – les interactions entre les éléments de leur circuit quantique. Les états quantiques délicats qu’ils créent doivent être manipulés, déplacés et stockés sans les détruire. «Il s’agit d’un problème auquel j’ai réfléchi depuis trois ou quatre ans maintenant, comment désactiver les interactions», dit John Martinis. «Maintenant, ce problème est résolu et c’est très bien – mais il y a beaucoup d’autres choses que nous devons faire.”

Plutôt que des 0 et des 1 comme dans les ordinateurs modernes, les ordinateurs quantiques traitent ce qu’on appelle les superpositions – des états de la matière qui peuvent être considérés comme 0 et 1 en même temps. Dans un sens, l’astuce du calcul quantique consiste à effectuer les calculs sur tous les états de superposition à la fois. Avec un bit quantique ou qubit, la différence n’est pas grande, mais la puissance de calcul progresse rapidement lorsque le nombre de qubit augmente. Le chiffre souvent présenté comme le nombre de qubits qui amènerait l’informatique quantique dans un régime de concurrence est d’environ 100, de sorte que chaque saut dans le nombre de qubits est important.

L’architecture RezQu est essentiellement un plan pour un ordinateur quantique. Plusieurs présentations à la conférence de l’American Physical Society ont porté sur la façon de s’en servir. RezQu semble avoir un avantage crucial par rapport aux autres approches – l’évolutivité – qui en fait un bon candidat pour les circuits beaucoup plus complexes qui constituent un ordinateur quantique complet. La métrique d’intérêt pour l’informatique quantique est combien de temps les états quantiques délicats peuvent être conservés, et Britton Plourde, un chercheur de l’informatique quantique de l’Université de Syracuse, a noté que le temps avait augmenté d’un facteur mille depuis la création de ce champ de recherche.

Source: article original

• Synthèse et méthodes de sélection
• Propriétés électroniques, optiques et mécanique des nanotubes de carbone, du graphène et des dispositifs connexes
• Fonctionnalisation, dispersion, transformation
• Métrologie et la normalisation
• Science des matériaux et composites
• Autres applications et questions industrielles

Dans une application prometteuse, des chercheurs ont démontré la détection de certaines molécules odorantes avec une haute résolution en utilisant un capteur basé sur un nanotube de carbone fonctionnalisé. Bien que les possibilités de capteurs de gaz à base de nanotubes de carbone soient énormes, le problème réside dans les technologies de fabrication, plus précisément le manque de technologie pour la fabrication par lots.

Afin que les capteurs à base de nanotubes de carbone puissent être en mesure de rivaliser avec les technologies CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) modernes, les chercheurs doivent mettre au point un procédé de dépôt de nanotubes à faible coût, fiable et à grande échelle. Compte tenu des difficultés rencontrées à ce jour, les scientifiques croient qu’une approche hybride – telle que faire croître et intégrer les nanotubes de carbone sur des plaquettes CMOS afin d’utiliser ces nanotubes de carbone pour améliorer la performance de la technologie CMOS existante – pourrait être une approche plus réaliste.

Des chercheurs du Royaume-Uni ont présenté un nouveau concept permettant une croissance de nanotubes localisée sur des plaquettes CMOS déjà gravés. Il s’agit de la première preuve fonctionnelle de ce concept. Les résultats sont publiés dans la version en ligne du journal Nanotechnology. L’équipe formée de chercheurs du département de génie de l’Université de Cambridge et de l’entreprise CMOS Sensors Ltd a le processus CMOS standard silicium sur isolant (SOI) pour la fabrication d’un capteur de gaz de base. Ce capteur de base incorpore un appareil de chauffage micrométrique à base de tungstène et des électrodes interdigitées.

La croissance des nanotubes de carbone a été réalisée localement et optimisée sur une plaquette contenant déjà des circuits CMOS et des dispositifs tels que le micro-élément chauffant à base de tungstène. Les chercheurs soulignent que “l’intégration des deux technologies – les nanotechnologies et la microélectronique conventionnelle CMOS SOI – est d’un intérêt considérable, tant du point de vue du dispositif que de son application. Les nanotubes sont utilisés pour la détection de différents gaz et vapeurs alors que la microélectronique SOI CMOS est mise à profit pour son faible courant de fuite”.

Pour fabriquer leur détecteur de gaz, l’équipe a utilisé un procédé SOI CMOS d’une fonderie commerciale. Le processus SOI supporte des plaquettes de 6 pouces ayant une couche active de silicium de 0,25 µm et une couche d’oxyde enterrée de 1,0 µm. Le dispositif contient un micro-appareil de chauffage et des électrodes de détection interdigitées. Le métal d’interconnexion (tungstène) du processus à haute température SOI a été utilisé pour former le micro-appareil de chauffage. L’utilisation de la métallisation du tungstène permet au dispositif de fonctionner aux températures très élevées potentiellement requises pour la déposition du matériel de détection (nanotubes de carbone) et nécessaires à la détection des gaz. La couche supérieure des appareils est un nitrure de silicium passif et stable, qui a été retiré au-dessus des électrodes. Les électrodes interdigitées de détection ont été formées à partir de la couche métallique supérieure et sont utilisés pour mesurer la variation de la résistance des nanotubes de carbone en présence d’un gaz.

La membrane diélectrique réduit la consommation d’énergie, pour une température de fonctionnement donnée (par exemple 500°C), tout en assurant l’isolement des circuits électroniques présents à côté de la membrane. Les nanotubes de carbones ont été produits sur des électrodes interdigitées en utilisant le micro-appareil de chauffage de tungstène à une température de 725°C. Cette technique a été utilisée pour faire croître les nanotubes de carbone sur plus d’un dispositif à la fois afin de tester le mécanisme de croissance au niveau de la plaquette en utilisant plusieurs micro-appareils de chauffage simultanément.

Grâce à la caractérisation par spectroscopie Raman, il a été démontré que les nanotubes de carbone produits de cette façon sont pratiquement identiques et que le résultat est reproductible. Des mesures sur de longues période de la résistance électrique ont également été effectuées pour vérifier la stabilité des nanotubes de carbone. Cette stabilité est particulièrement utile pour les applications de capteur chimique résistif.

Source : article original

André Geim et son collègue (un ancien assistant postdoctoral) Konstantin Novoselov ont produit pour la première fois du graphène en 2004 en arrachement à plusieurs reprises des bandes de graphite avec du ruban adhésif pour en isoler un seul plan atomique. Ils ont analysé sa force, sa transparence, et ses propriétés conductrices dans un article publié dans Science la même année.

C’est un Nobel digne de mention pour la simple raison que le graphène est l’un des matériaux les plus prometteurs et polyvalents jamais découvert. Il pourrait détenir la clé de tout, des super ordinateurs de petite taille à des batteries de grande capacité. Les propriétés du graphène sont attrayantes pour les scientifiques et les ingénieurs électriques pour une foule de raisons. Par exemple, il pourrait être possible de construire des circuits qui sont plus petits et plus rapides que ce qui peut être construit avec le silicium.

Imaginez “des cristaux d’un atome ou d’une molécule d’épaisseur, des plans essentiellement bidimensionnels d’atomes obtenus à partir de cristaux classiques», a déclaré le gagnant du prix Nobel Andre Geim. “Le graphène est plus résistant et plus rigide que le diamant, mais peut être étiré jusqu’à 125% de sa longueur initiale tout comme le caoutchouc. Son ratio surface/poids est le plus grand connu.” Ci-dessous, nous présentons quelques applications du graphène.

Transistors nanométriques

En 2008, l’équipe de Konstantin Novoselov a créé un transistor de graphène mesurant 1 nanomètre. Ce transistor a une largeur de 10 atomes et une épaisseur d’un seul atome. Non seulement ce transistor est plus petit que le plus petit transistor au silicium possible, il pourrait très bien représenter la limite physique absolue de la loi de Moore.

“Il s’agit de la plus petite taille atteignable,” a déclaré Novoselov. “Du point de vue de la physique, le graphène est une mine d’or. Vous pouvez l’étudier pendant des siècles.”

Stockage de données super-dense

Les chercheurs du monde entier se sont déjà mis à travailler avec le graphène. Une équipe de l’Université Rice de 2008 a créé un nouveau type de mémoire flash basée sur le graphène. Cette mémoire est plus dense et est plus stable que toute autre technologie de stockage. Plus tôt cette année, deux chercheurs de l’Université de Floride du Sud ont signalé des techniques permettant d’améliorer et de diriger sa conductivité en créant des défauts du genre fil pour envoyer un courant circulant à travers des bandes de graphène.

Stockage d’énergie

Les applications du graphène dans le domaine de l’énergie sont aussi extraordinairement riche. La compagnie texane Graphene Energy prévoit utiliser un film de graphène pour créer de nouveaux ultra-condensateurs permettant de stocker et de transmettre la puissance électrique. Les entreprises qui utilisent actuellement des nanotubes de carbone pour créer des appareils électroniques portables commencent à passer au graphène, qui est plus mince et potentiellement moins coûteux à produire. La plupart des recherches en technologies émergentes est consacrée à l’élaboration de nouvelles techniques de fabrication permettant une production de graphène rapide, à moindre coût et en grande quantité.

Photonique : des cellules solaires flexibles aux écrans tactiles

Une équipe de l’Université de Cambridge fait valoir dans un article de la revue Nature Photonics que le véritable potentiel de graphène réside dans sa capacité à conduire la lumière ainsi que l’électricité. Robuste, souple et sensible à la lumière, le graphène pourrait améliorer l’efficacité des cellules solaires et des LED. Il pourrait également permettre la production d’appareils de nouvelle génération comme des écrans tactiles souples, des photo-détecteurs et des lasers ultra-rapides. En particulier, le graphène pourrait remplacer les métaux rares et coûteux comme le platine et l’indium, effectuant les mêmes tâches avec plus d’efficacité à une fraction du coût.

Physique des particules à haute énergie

Selon Andre Geim, le graphène “rend possible des expériences avec des particules quantiques à grande vitesse que les chercheurs au CERN près de Genève, en Suisse, ne peuvent pas encore réaliser.” Parce que le graphène est un matériau bidimensionnel, les électrons peuvent s’y déplacer avec aucune résistance grâce à sa structure en treillis. En fait, les électrons s’y comportent comme des particules de Heisenberg, avec une masse au repos effective nulle.

Voici une explication permettant de vulgariser ce phénomène. Pour avoir une masse dans le sens traditionnel du terme, les objets doivent avoir un volume; les électrons circulant dans le graphène bidimensionnel n’ont pas de volume. En d’autres termes, les propriétés mêmes qui font du graphène un support efficace pour le stockage et la transmission de l’énergie démontrent aussi quelque chose de fondamental sur la nature de l’univers subatomique.

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