Le bruit est une fluctuation aléatoire à basse fréquence qui se produit dans de nombreux systèmes, y compris l'électronique, environnements, et organismes. Le bruit peut masquer les signaux, il est donc souvent supprimé des transmissions électroniques et radio. L'origine du bruit dans l'électronique nanométrique est actuellement d'un grand intérêt, et des dispositifs fonctionnant grâce au bruit ont été proposés. Les matériaux avec un rapport surface/volume élevé sont intéressants pour étudier le bruit produit par l'électronique nanométrique car ils sont très sensibles aux changements de leurs surfaces. Un matériau représentatif de ce type est les nanotubes de carbone, qui sont des feuilles laminées du réseau hexagonal de graphène, qui n'a qu'un atome de carbone d'épaisseur.

Une collaboration japonaise dirigée par l'Université d'Osaka a exploré la capacité de molécules uniques à affecter le bruit généré par les dispositifs électroniques nanométriques à base de nanotubes de carbone. L'équipe a fabriqué des dispositifs simples constitués d'un nanotube de carbone reliant deux électrodes. Les appareils ont été exposés à différentes grosses molécules, certains se fixent à la surface des nanotubes de carbone. Il a été constaté que différentes molécules donnaient des signaux de bruit uniques liés aux propriétés des molécules. La force de l'interaction entre les nanotubes de carbone et les molécules a pu être prédite à partir des signaux de bruit obtenus.

"Le signal généré par le dispositif à nanotubes de carbone a changé suite à l'adsorption de molécules uniques spécifiques, " explique le premier auteur Agung Setiadi. " C'est parce que la molécule adsorbée a généré un état piège dans le nanotube de carbone, qui a changé sa conductance."

Cela signifie que les dispositifs à base de nanotubes de carbone étaient si sensibles que les chercheurs ont pu détecter une signature unique à partir de molécules uniques. La capacité de caractériser des molécules uniques à l'aide de nanoélectronique hautement sensible est une perspective passionnante dans le domaine des capteurs, en particulier pour les applications de neuro- et de biocapteurs.

"L'utilisation de signaux de bruit pour identifier l'activité moléculaire ((interaction) ou (orbitale active)) est intéressante pour le développement de dispositifs de détection avancés, " explique l'auteur correspondant Megumi Akai-Kasaya. " Nous avons démontré que le bruit peut être exploité pour améliorer la capacité de détection de signal d'un appareil. " Les résultats de cette démonstration réussie seront publiés dans un futur proche dans un article de suivi.

La sensibilité de détection de signal peut être augmentée grâce à une génération de bruit contrôlable. Ces dispositifs à base de nanotubes de carbone illustrent qu'il est possible de détecter des molécules uniques grâce à leurs signatures de bruit uniques dans les signaux de courant du dispositif. Une meilleure connaissance de l'origine moléculaire du bruit devrait conduire au développement d'une électronique utilisant le bruit pour améliorer ses performances plutôt que de les dégrader.