Les composants électroniques construits à partir de molécules uniques utilisant la synthèse chimique pourraient ouvrir la voie à des des appareils électroniques plus rapides, plus écologiques et durables. Maintenant pour la première fois, un transistor constitué d'une seule monocouche moléculaire a été conçu pour fonctionner là où cela compte vraiment. Sur une puce informatique.

Le circuit intégré moléculaire a été créé par un groupe de chimistes et de physiciens du Département de chimie du Centre des nanosciences de l'Université de Copenhague et de l'Académie chinoise des sciences, Pékin. Leur découverte "Ultrathin Reduced Graphene Oxide Films as Transparent Top-Contacts for Light Switchable Solid-State Molecular Junctions" vient d'être publiée en ligne dans le prestigieux périodique Matériaux avancés . Cette percée a été rendue possible grâce à une utilisation innovante du graphène, un matériau carboné bidimensionnel.

Premier pas vers le circuit moléculaire intégré

Kasper Nørgaard est professeur agrégé de chimie à l'Université de Copenhague. Il pense que le premier avantage de la nouvelle puce au graphène sera de faciliter les tests des futurs composants électroniques moléculaires. Mais il est aussi confiant, qu'il représente un premier pas vers de véritables circuits moléculaires intégrés.

"Le graphène a des propriétés très intéressantes, qui ne peut être égalé par aucun autre matériau. Ce que nous avons montré, c'est qu'il est possible d'intégrer un composant fonctionnel sur une puce de graphène. Je pense honnêtement que c'est une nouvelle en première page", dit Nørgaard.

La puce informatique moléculaire est un sandwich construit avec une couche d'or, l'un des composants moléculaires et l'un des matériaux carbonés extrêmement minces, le graphène. Le transistor moléculaire du sandwich est allumé et utilise une impulsion lumineuse, de sorte que l'une des propriétés particulières du graphène est très utile. Même si le graphène est fait de carbone, c'est presque complètement translucide.

La chasse aux transistors, fils, contacts et autres composants électroniques fabriqués à partir de molécules uniques a fait travailler les chercheurs jour et nuit. Contrairement aux composants traditionnels, ils ne nécessitent pas de métaux lourds ni d'éléments de terres rares. Ils devraient donc être moins chers et moins nocifs pour la terre, eau et animaux. Malheureusement, il a été extrêmement difficile de tester le fonctionnement de ces molécules fonctionnelles. Jusqu'à maintenant.

Auparavant, les tests des composants microscopiques obligeaient les chercheurs à recourir à une méthode mieux comparée à une loterie. Afin de vérifier si une molécule nouvellement créée conduirait ou interromprait un courant, ils devaient pratiquement vider un bécher plein de molécules entre deux fils sous tension, en espérant qu'au moins une molécule ait atterri pour qu'elle ferme le circuit.

La méthode de loterie supplantée par le placement de précision

Grâce à la nouvelle puce au graphène, les chercheurs peuvent désormais placer leurs molécules avec une grande précision. Cela permet de tester plus rapidement et plus facilement la fonctionnalité des fils moléculaires, contacts et diodes pour que les chimistes sachent en un rien de temps s'ils doivent retourner dans leurs béchers pour développer de nouvelles molécules fonctionnelles, explique Nørgaard.

"Nous avons fait un dessin, qui contiendra de nombreux types de molécules », dit-il et poursuit :« Parce que l'échafaudage en graphène est plus proche de la conception de puces réelles, il facilite le test des composants, mais bien sûr, c'est aussi une étape sur la voie de la réalisation d'un véritable circuit intégré utilisant des composants moléculaires. Et il ne faut pas perdre de vue que les composants moléculaires doivent finir dans un circuit intégré, s'ils vont être d'une quelconque utilité dans la vraie vie".