De très petits fils faits de matériaux semi-conducteurs – plus de mille fois plus fins qu'un cheveu humain – promettent d'être un composant essentiel pour l'industrie des semi-conducteurs. Grâce à ces minuscules nanostructures, les scientifiques envisagent non seulement une nouvelle génération de transistors plus puissants, mais aussi d'intégrer des systèmes de communication optique au sein d'un même morceau de silicium. Cela rendrait possible le transfert de données entre les puces à la vitesse de la lumière.

Mais pour que la communication optique se produise, il est indispensable de convertir en lumière les informations électriques utilisées dans le microprocesseur, en utilisant des émetteurs de lumière. A l'autre bout de la liaison optique, il faut traduire les informations contenues dans le flux lumineux en signaux électriques à l'aide de détecteurs de lumière. Les technologies actuelles utilisent des matériaux différents pour réaliser ces deux fonctions distinctes – le silicium ou le germanium pour la détection de la lumière et les matériaux combinant des éléments des colonnes III-V du tableau périodique pour l'émission lumineuse. Cependant, cela va peut-être changer bientôt grâce à une nouvelle découverte.

Dans un article paru aujourd'hui dans la revue Communication Nature , des scientifiques d'IBM Research - Zurich et de l'Université norvégienne des sciences et technologies ont démontré pour la première fois que les deux, des fonctionnalités efficaces d'émission et de détection de lumière peuvent être obtenues dans le même matériau de nanofil en appliquant une contrainte mécanique.

En utilisant ce nouveau phénomène physique, les scientifiques pourraient être en mesure d'intégrer l'émetteur de lumière et les fonctions du détecteur dans le même matériau. Cela réduirait considérablement la complexité des futures puces nanophotoniques en silicium.

Le scientifique d'IBM Giorgio Signorello explique :« Quand vous tirez le nanofil sur toute sa longueur, le nanofil est dans un état que nous appelons « bande interdite directe » et il peut émettre de la lumière de manière très efficace; quand à la place vous comprimez la longueur du fil, ses propriétés électroniques changent et le matériau cesse d'émettre de la lumière. Nous appelons cet état « pseudo-direct » :le matériau III-V se comporte de manière similaire au silicium ou au germanium et devient un bon détecteur de lumière.

Commentaires de Heike Riel, membre d'IBM, "Ce sont des propriétés uniques et surprenantes et elles viennent toutes du fait que les atomes sont situés à des positions très spéciales au sein du nanofil. Nous appelons cette structure cristalline "Wurtzite". Cette structure n'est possible que parce que les dimensions du nanofil sont si petites. Vous ne peut pas atteindre les mêmes propriétés aux dimensions visibles à l'œil. C'est un excellent exemple de la puissance de la nanotechnologie.

Ces propriétés remarquables pourraient trouver des applications intéressantes également en dehors du domaine de la communication optique.