De nouveaux calculs montrent que l'influence des effets quantiques sur les conditions de fonctionnement des nanodispositifs a, jusqu'à maintenant, été surestimé.
Dispositifs micro- et nano-électromécaniques, dénommés MEMS et NEMS, sont omniprésents. Ces machines nanométriques à pièces mobiles sont utilisées, par exemple, déclencher les airbags des voitures suite à un choc. Ils peuvent également être trouvés dans les smartphones, leur permettant de détecter comment afficher correctement l'écran pour le spectateur.
Le problème c'est que, à mesure que leur taille diminue, les forces généralement ressenties au niveau quantique commencent à avoir de l'importance dans ces nanodispositifs. Des physiciens mexicains ont étudié la stabilité mécanique et électrique des MEMS et NEMS, en fonction de l'épaisseur de la plaque et de la nature du matériau utilisé. Les résultats sont maintenant publiés dans EPJ B par Raul Esquivel-Sirvent et Rafael Perez-Pascual de l'Université nationale autonome du Mexique, à Mexico.
Les forces d'origine quantique deviennent importantes à l'échelle de ces dispositifs se rétrécit; cela est particulièrement vrai pour la force dite de Casimir. Cette force conduit à des interactions de van der Waals, qui représentent la somme de toutes les interactions intramoléculaires. Ceux-ci incluent les attractions et les répulsions entre les atomes, molécules, et surfaces, ainsi que d'autres forces intermoléculaires, et sont causées par des corrélations dans les polarisations fluctuantes des particules voisines.
Pour étudier la stabilité des nanodispositifs, Esquivel-Sirvent et son collègue ont utilisé le calcul classique de la force de Casimir, appelée formule de Lifshitz, combinée à la théorie de la stabilité des machines micro- et nanométriques.
Dans cette étude, les auteurs montrent que des travaux antérieurs surestimaient les conditions de fonctionnement des dispositifs en ne prenant pas en compte cet effet Casimir/van der Waals.
En outre, ils démontrent que la stabilité de ces dispositifs sous la force de Casimir varie en fonction de la nature et de l'épaisseur des revêtements métalliques utilisés. Elle dépend aussi de la variation de concentration des charges libres dans le silicium utilisé, qui change avec les niveaux de dopage.
