Des chercheurs de l'Université de Bâle ont rapporté une nouvelle méthode qui permet de contrôler l'état physique de quelques atomes ou molécules au sein d'un réseau. Il est basé sur l'auto-organisation spontanée de molécules en réseaux étendus avec des pores d'environ un nanomètre. Dans la revue Petit , les physiciens ont rendu compte de leurs investigations, ce qui pourrait être particulièrement important pour le développement de nouveaux dispositifs de stockage.

Autour du monde, les chercheurs tentent de réduire les périphériques de stockage de données pour obtenir une capacité de stockage aussi grande que possible dans un espace aussi petit que possible. Dans presque toutes les formes de médias, la transition de phase est utilisée pour le stockage. Pour la création de CD, par exemple, une très fine feuille de métal à l'intérieur du plastique est utilisée qui fond en quelques microsecondes puis se solidifie à nouveau. Permettre cela au niveau des atomes ou des molécules est l'objet d'un projet de recherche mené par des chercheurs de l'Université de Bâle.

Modification de la phase des atomes individuels pour le stockage des données

En principe, un changement de phase au niveau d'atomes ou de molécules individuels peut être utilisé pour stocker des données ; des dispositifs de stockage de ce type existent déjà dans la recherche. Cependant, ils sont très laborieux et coûteux à fabriquer. Le groupe dirigé par le professeur Thomas Jung à l'Université de Bâle travaille à produire de telles unités de stockage minuscules composées de quelques atomes seulement en utilisant le processus d'auto-organisation, simplifiant ainsi énormément le processus de production.

À cette fin, le groupe a d'abord produit un réseau organométallique qui ressemble à un tamis avec des trous précisément définis. Lorsque les bonnes connexions et conditions sont choisies, les molécules s'organisent indépendamment en une structure supramoléculaire régulière.

Atomes de xénon :parfois solides, parfois liquide

La physicienne Aisha Ahsan, auteur principal de la présente étude, a maintenant ajouté des atomes de gaz Xénon individuels aux trous, qui ne mesurent qu'un peu plus d'un nanomètre. En utilisant des changements de température et des impulsions électriques appliquées localement, elle a réussi à changer délibérément l'état physique des atomes de xénon entre solide et liquide. Elle a pu provoquer ce changement de phase dans tous les trous en même temps par la température. Les températures pour la transition de phase dépendent de la stabilité des clusters Xenon, qui varie en fonction du nombre d'atomes de xénon. Avec le capteur du microscope, elle a induit le changement de phase également localement, pour un pore individuel contenant du xénon.

Comme ces expériences doivent être menées à des températures extrêmement basses de quelques Kelvin (inférieures à -260°C), Les atomes de xénon eux-mêmes ne peuvent pas être utilisés pour créer de nouveaux périphériques de stockage de données. Les expériences ont prouvé, cependant, que les réseaux supramoléculaires sont en principe adaptés à la production de structures minuscules, dans lequel des changements de phase peuvent être induits avec seulement quelques atomes ou molécules.

"Nous allons maintenant tester des molécules plus grosses ainsi que des alcools à chaîne courte. Ceux-ci changent d'état à des températures plus élevées, ce qui signifie qu'il peut être possible de les utiliser, " a déclaré le professeur Thomas Jung, qui a supervisé les travaux.

Animation graphique d'un potentiel dispositif de stockage de données à l'échelle atomique :un élément de stockage de données, composé de seulement six atomes de Xénon, est liquéfié à l'aide d'une impulsion de tension.