Plus petit que le virus du sida, c'est actuellement la circonférence des plus petits transistors. L'industrie a réduit les éléments centraux de ses puces informatiques à quatorze nanomètres au cours des soixante dernières années. Méthodes conventionnelles, cependant, frappent les limites physiques. Des chercheurs du monde entier sont à la recherche d'alternatives. Une méthode pourrait être l'auto-organisation de composants complexes à partir de molécules et d'atomes. Des scientifiques du Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) et de l'université de Paderborn ont maintenant réalisé une avancée importante :les physiciens ont conduit un courant à travers des nanofils plaqués or, qui se sont assemblés indépendamment à partir de brins d'ADN simples. Leurs résultats ont été publiés dans la revue scientifique Langmuir .

A première vue, il ressemble à des lignes de vers devant un fond noir. Mais ce que le microscope électronique montre de près, c'est que les structures de la taille du nanomètre relient deux contacts électriques. Le Dr Artur Erbe de l'Institute of Ion Beam Physics and Materials Research est ravi de ce qu'il voit. "Nos mesures ont montré qu'un courant électrique est conduit à travers ces minuscules fils." Cela ne va pas forcément de soi, insiste le physicien. Nous sommes, après tout, traitant des composants faits d'ADN modifié. Afin de produire les nanofils, les chercheurs ont combiné un long brin simple de matériel génétique avec des segments d'ADN plus courts à travers les paires de bases pour former un double brin stable. En utilisant cette méthode, les structures prennent indépendamment la forme souhaitée.

"Avec l'aide de cette approche, qui ressemble à la technique japonaise de pliage du papier origami et est donc appelé ADN-origami, nous pouvons créer de minuscules motifs, " explique le chercheur du HZDR. " Des circuits extrêmement petits faits de molécules et d'atomes sont également envisageables ici. " Cette stratégie, que les scientifiques appellent la méthode "bottom-up", vise à bouleverser la production conventionnelle de composants électroniques. « L'industrie a jusqu'à présent utilisé ce que l'on appelle la méthode « descendante ». De grandes portions sont coupées du matériau de base jusqu'à ce que la structure souhaitée soit atteinte. Bientôt, cela ne sera plus possible en raison de la miniaturisation continue. La nouvelle approche est plutôt orientée sur la nature :des molécules qui développent des structures complexes grâce à des processus d'auto-assemblage.

Ponts d'or entre les électrodes

Les éléments qui se développeraient ainsi seraient considérablement plus petits que les plus petits composants des puces informatiques d'aujourd'hui. Des circuits plus petits pourraient théoriquement être produits avec moins d'effort. Il y a, cependant, un problème :« La matière génétique ne conduit pas particulièrement bien un courant, " souligne Erbe. Lui et ses collègues ont donc placé des nanoparticules plaquées or sur les fils d'ADN en utilisant des liaisons chimiques. En utilisant une méthode " descendante " - la lithographie par faisceau d'électrons - ils entrent ensuite en contact avec les fils individuels par voie électronique. " Cette connexion entre les électrodes sensiblement plus grandes et les structures individuelles d'ADN se sont heurtées jusqu'à présent à des difficultés techniques. En combinant les deux méthodes, nous pouvons résoudre ce problème. Nous avons ainsi pu déterminer très précisément pour la première fois le transport de charges à travers des fils individuels, " ajoute Erbe.

Comme l'ont montré les tests des chercheurs de Dresde, un courant est en fait conduit à travers les fils plaqués or - c'est, cependant, fonction de la température ambiante. "Le transport de charge est simultanément réduit à mesure que la température diminue, " décrit Erbe. " A température ambiante normale, les fils fonctionnent bien, même si les électrons doivent sauter partiellement d'une particule d'or à l'autre parce qu'ils ne se sont pas complètement fondus. La distance, cependant, est si petit qu'il n'apparaît même pas actuellement avec les microscopes les plus avancés." Afin d'améliorer la conduction, L'équipe d'Artur Erbe vise à incorporer des polymères conducteurs entre les particules d'or. Le physicien pense que le processus de métallisation pourrait également encore être amélioré.

Il est, cependant, globalement satisfaits des résultats :« Nous avons pu démontrer que les fils d'ADN plaqués or conduisent l'énergie. Nous sommes en fait encore en phase de recherche fondamentale, c'est pourquoi nous utilisons de l'or plutôt qu'un métal plus économique. Nous avons, néanmoins, fait un pas important, ce qui pourrait rendre possible à l'avenir les appareils électroniques basés sur l'ADN."