Une équipe de scientifiques a créé les impulsions électromagnétiques les plus puissantes au monde dans la gamme des térahertz pour contrôler dans les moindres détails comment un matériau de stockage de données change de forme physique. Cette découverte pourrait contribuer à des dispositifs de mémoire à échelle réduite, révolutionner finalement la façon dont les ordinateurs traitent l'information.

Les disques compacts sont peut-être démodés, mais ils ont peut-être inspiré la prochaine génération de nanotechnologie informatique. Une couche de verre dans les CD est constituée d'un matériau à changement de phase qui peut être codé avec des informations lorsque des impulsions lumineuses provoquent la croissance ou la fusion de cristaux dans de petites régions de la couche.

Les matériaux à changement de phase déclenchés par des impulsions électriques, plutôt que par la lumière, offriraient de nouvelles technologies de mémoire avec un fonctionnement plus stable et plus rapide que celui possible dans de nombreux types actuels de dispositifs de mémoire. En outre, la réduction d'échelle des sites mémoire dans les matériaux à changement de phase pourrait augmenter la densité de la mémoire. Mais cela reste difficile en raison de la difficulté de contrôler les processus de cristallisation et d'amorphisation (fusion).

Aborder cette question dans un article de Lettres d'examen physique , une équipe de scientifiques dirigée par l'Université de Kyoto a observé une croissance à l'échelle nanométrique de cristaux individuels dans un matériau à changement de phase composé de germanium, l'antimoine et le tellure - ou GST - après avoir appliqué des impulsions térahertz de haute puissance comme déclencheur.

"L'une des raisons pour lesquelles la cristallisation et l'amorphisation de la GST sous un champ électrique sont difficiles à contrôler est les effets de diffusion de la chaleur à l'échelle micrométrique associés aux entrées électriques, qui contribuent également à la cristallisation, " explique le chef de groupe Hideki Hirori. " Heureusement, Les technologies térahertz ont mûri au point où nous pouvons utiliser des impulsions courtes pour générer des champs électriques puissants tout en supprimant les effets de chauffage."

Hirori et ses collègues ont développé un générateur d'impulsions térahertz qui délivre des impulsions térahertz ultra-courtes et très intenses sur une paire d'antennes en or. Ces impulsions ont créé un champ électrique dans l'échantillon GST comparable à celui d'un appareil électriquement commuté. Surtout, cette approche a considérablement réduit la diffusion de la chaleur en raison de la durée extrêmement courte des impulsions térahertz - environ 1 picoseconde, ou 10 ^-12 secondes—permettant un contrôle précis de la vitesse et de la direction de la cristallisation de la GST. Une région de cristallisation s'est développée en ligne droite entre les antennes en or dans la direction du champ, à quelques nanomètres par impulsion.

Lorsque l'équipe a suivi les changements progressifs de la cristallisation tout en augmentant le nombre d'impulsions térahertz, ils ont été surpris de constater qu'après un certain point, la conductivité cristalline s'est rapidement accélérée au lieu d'augmenter parallèlement à l'augmentation de la force térahertz. Les chercheurs émettent l'hypothèse que les électrons sautant entre les états du cristal ont ajouté une source de chaleur inattendue au système, stimuler la cristallisation.

Hirori explique :« Notre expérience révèle comment la croissance à l'échelle nanométrique et contrôlée de la direction des cristaux dans la GST peut être réalisée. promesses."