Des scientifiques de l'Institut de technologie de Tokyo et de l'Université de Tsukuba démontrent que les polymères pourraient jouer un rôle clé dans la fabrication de dispositifs électroniques à molécule unique, nous permettant de repousser les limites de la révolution nanoélectronique.

L'un des aspects les plus frappants des appareils électroniques que nous avons aujourd'hui est leur taille et la taille de leurs composants. Repousser les limites de la petite taille d'un composant électronique est l'un des principaux sujets de recherche dans le domaine de l'électronique à travers le monde, et pour de bonnes raisons. Par exemple, la manipulation précise de courants incroyablement faibles à l'aide de la nanoélectronique pourrait nous permettre non seulement d'améliorer les limites actuelles de l'électronique, mais aussi leur accorder de nouvelles fonctionnalités.

Donc, jusqu'où va le terrier du lapin dans le domaine de la miniaturisation ? Une équipe de recherche dirigée par Tomoaki Nishino, Le professeur agrégé de l'École des sciences de l'Institut de technologie de Tokyo (Tokyo Tech) explore les profondeurs de cela; en d'autres termes, ils travaillent sur des dispositifs à molécule unique. "La miniaturisation ultime devrait être réalisée par l'électronique moléculaire, où une seule molécule est utilisée comme élément fonctionnel, " explique Nishino.

Cependant, comme on pouvait s'y attendre, créer des composants électroniques à partir d'une seule molécule n'est pas une tâche facile. Les dispositifs fonctionnels constitués d'une seule molécule sont difficiles à fabriquer. Par ailleurs, les jonctions (points de "contact électrique") qui les impliquent ont des durées de vie courtes ce qui rend leur application difficile. Sur la base de travaux antérieurs, l'équipe de recherche a déduit qu'une longue chaîne de monomères (molécules simples) pour former des polymères donnerait de meilleurs résultats que des molécules plus petites. Pour démontrer cette idée, ils ont utilisé une technique appelée microscopie à effet tunnel (STM), dans lequel une pointe métallique qui se termine par un seul atome est utilisée pour mesurer des courants extrêmement faibles et leurs fluctuations qui se produisent lorsque la pointe crée une jonction avec un atome ou des atomes à la surface cible. Grâce à la STM, l'équipe a créé des jonctions composées de la pointe et soit d'un polymère appelé poly(vinylpyridine) soit de son homologue monomère, appelé 4, 4'-triméthylènedipyridine, qui peut être considéré comme l'un des composants du polymère. En mesurant les propriétés conductrices de ces jonctions, les chercheurs ont cherché à prouver que les polymères pouvaient être utiles pour fabriquer des dispositifs à molécule unique.

Cependant, effectuer leurs analyses, l'équipe a d'abord dû concevoir un algorithme lui permettant d'extraire des quantités qui l'intéressaient à partir des signaux de courant mesurés par la STM. En bref, leur algorithme leur a permis de détecter et de compter automatiquement de petits plateaux dans le signal de courant mesuré au fil du temps à partir de la pointe et de la surface cible ; les plateaux ont indiqué qu'une jonction conductrice stable a été créée entre la pointe et une seule molécule à la surface.

En utilisant cette approche, l'équipe de recherche a analysé les résultats obtenus pour les jonctions créées avec le polymère et son homologue monomère. Ils ont découvert que le polymère offrait de bien meilleures propriétés en tant que composant électronique que le monomère. "Probabilité de formation de jonctions, l'une des propriétés les plus importantes pour les futures applications pratiques, était beaucoup plus élevé pour la jonction polymère, " déclare Nishino. De plus, les durées de vie de ces jonctions se sont avérées plus élevées, et le courant traversant les jonctions polymères était plus stable et prévisible (avec moins de déviation) que celui des jonctions monomères.

Les résultats présentés par l'équipe de recherche révèlent le potentiel des polymères en tant que blocs de construction pour la miniaturisation de l'électronique à l'avenir. Sont-ils la clé pour repousser les limites des limites physiques réalisables ? Avec un peu de chance, le temps nous le dira bientôt.