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  • Bronze à l'oxyde de vanadium :un substitut au silicium dans les puces électroniques ?

    Nanofils fabriqués à partir d'oxyde de vanadium et de plomb. Les propriétés électriques uniques de ces fils pourraient les rendre idéaux pour une utilisation dans la commutation de composants d'ordinateurs. Image de Peter Marley, avec de la couleur ajoutée.

    (Phys.org)—Peu de matériaux modernes ont atteint la renommée du silicium, un élément clé des puces informatiques et l'homonyme de la Silicon Valley, abrite certaines des entreprises technologiques les plus importantes au monde.

    La prochaine génération d'ordinateurs, cependant, peut ne pas compter autant sur le silicium.

    Des chercheurs de l'Université de Buffalo font partie des scientifiques qui tentent d'identifier des matériaux qui pourraient un jour remplacer le silicium pour accélérer l'informatique. Leur dernière découverte :un bronze à l'oxyde de vanadium dont les propriétés électriques inhabituelles pourraient augmenter la vitesse à laquelle les informations sont transférées et stockées.

    Dans Matériaux fonctionnels avancés , l'équipe de recherche rapporte avoir synthétisé des nanofils à base d'oxyde de vanadium et de plomb.

    La raison pour laquelle ces nanofils sont si spéciaux est qu'ils effectuent une astuce rare :lorsqu'ils sont exposés à une tension appliquée proche de la température ambiante, les fils se transforment d'isolants résistants au transport de l'électricité en métaux qui conduisent plus facilement l'électricité.

    Lorsqu'il est exposé à une tension appliquée proche de la température ambiante, ces nanofils se transforment d'isolants électriques en conducteurs électriques. Chaque fil mesure environ 180 nanomètres de large. Image de Peter Marley, avec de la couleur ajoutée.

    Chacun de ces deux états - isolant et métal - pourrait représenter un 0 ou un 1 dans le code binaire que les ordinateurs utilisent pour coder les informations, ou pour les états "on" et "off" que les machines utilisent pour faire des calculs.

    « La capacité de basculer électriquement ces nanomatériaux entre l'état activé et désactivé à plusieurs reprises et à des vitesses plus rapides les rend utiles pour le calcul, " a déclaré le co-auteur de l'étude Sambandamurthy Ganapathy, a UB professeurs agrégés de physique.

    « La technologie informatique sur silicium se heurte à des obstacles fondamentaux, y compris les vitesses de commutation, " a ajouté Sarbajit Banerjee, un autre co-auteur et professeur agrégé de chimie à l'UB. "La transition de phase induite par la tension dans le matériau que nous avons créé fournit un moyen de faire ce changement à une vitesse plus élevée."

    Comme pour les autres nanomatériaux, les impacts sanitaires et environnementaux des nanofils devraient être étudiés avant leur généralisation, d'autant plus qu'ils contiennent du plomb, Banerjee a mis en garde.

    Banerjee et Ganapathy ont supervisé l'étude, qui est apparu en ligne le 17 août dans la revue Advanced Functional Materials. Peter Marley, étudiant au doctorat en chimie de l'UB, était l'auteur principal. Les autres contributeurs incluent Peihong Zhang, professeur agrégé de physique à l'UB, et des étudiants du groupe de recherche de Ganapathy.

    Une caractéristique intrigante du matériau qu'ils ont synthétisé est qu'il ne présente de précieuses propriétés électriques que sous forme nanométrique. C'est parce que les nanomatériaux ont souvent moins de défauts que leurs homologues plus volumineux, Banerjee et Marley ont expliqué.

    Dans le cas des nanofils d'oxyde de plomb et de vanadium, la structure distinctive des fils est cruciale pour leur capacité à passer d'un isolant à un métal.

    Spécifiquement, en phase isolante, la position du plomb dans la structure cristalline des nanofils induit la formation de pools d'électrons à des emplacements désignés. Lors de l'application d'une tension, ces piscines se rejoignent, permettant à l'électricité de circuler librement à travers eux et transformant le matériau en un métal.

    "Lorsque les matériaux sont cultivés en vrac, il y a beaucoup de défauts dans les cristaux, et vous ne voyez pas ces propriétés intéressantes, " a dit Marley. " Mais quand vous les cultivez à l'échelle nanométrique, vous vous retrouvez avec un matériau plus vierge."


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