Elle est prometteuse, mais aussi \u00e9tonnante et d\u00e9routante : au cours des prochaines d\u00e9cennies, la technologie quantique devrait nous permettre de r\u00e9aliser des perc\u00e9es technologiques, telles que des capteurs plus petits et plus pr\u00e9cis, des r\u00e9seaux de communication hautement s\u00e9curis\u00e9s et des ordinateurs puissants, qui nous aideront \u00e0 d\u00e9velopper de nouveaux m\u00e9dicaments et mat\u00e9riaux, \u00e0 g\u00e9rer les march\u00e9s financiers et \u00e0 pr\u00e9dire la m\u00e9t\u00e9o en un temps record.<\/p>\n\n\n\n
Pour cela, nous avons besoin de ce que l’on appelle des mat\u00e9riaux quantiques : des mat\u00e9riaux qui pr\u00e9sentent des effets physiques quantiques prononc\u00e9s. L’un d’entre eux est le graph\u00e8ne. Cette forme de structure bidimensionnelle du carbone poss\u00e8de des propri\u00e9t\u00e9s physiques inhabituelles, telles qu’une r\u00e9sistance \u00e0 la traction, une conductivit\u00e9 thermique et \u00e9lectrique exceptionnellement \u00e9lev\u00e9es. Si l’on restreint encore davantage l’espace de ce mat\u00e9riau d\u00e9j\u00e0 bidimensionnel, par exemple en une bande \u00e9troite, on obtient des effets quantiques contr\u00f4lables.<\/p>\n\n\n\n
C’est pr\u00e9cis\u00e9ment ce que l’\u00e9quipe de Mickael Perrin exploite : Au sein du laboratoire \u00ab\u00a0Transport at Nanoscale Interfaces\u00a0\u00bb de l’Empa, dirig\u00e9 par Michel Calame, les scientifiques de l’\u00e9quipe de Perrin m\u00e8nent des recherches sur les nanobandes de graph\u00e8ne. \u00ab\u00a0Les nanobands de graph\u00e8ne sont encore plus fascinants que le graph\u00e8ne lui-m\u00eame\u00a0\u00bb, explique Perrin : \u00ab\u00a0En faisant varier leur longueur et leur largeur ainsi que la forme de leurs bords et en les m\u00e9langeant avec d’autres atomes, on peut leur conf\u00e9rer toutes les propri\u00e9t\u00e9s \u00e9lectriques, magn\u00e9tiques et optiques imaginables\u00a0\u00bb<\/p>\n\n\n\n
Un vrai travail de pr\u00e9cision – \u00e0 l’atome pr\u00e8s Dans une nouvelle \u00e9tude publi\u00e9e r\u00e9cemment dans la revue Nature Electronics, Perrin, Jian Zhang et leur \u00e9quipe ont r\u00e9ussi pour la premi\u00e8re fois \u00e0 \u00e9tablir un contact \u00e9lectrique avec des nanobandes de graph\u00e8ne individuelles, longues et pr\u00e9cises \u00e0 l’\u00e9chelle atomique. Ce n’est pas une t\u00e2che triviale : \u00ab\u00a0Un nanoband de graph\u00e8ne, large de seulement neuf atomes de carbone, mesure \u00e0 peine un nanom\u00e8tre de large\u00a0\u00bb, explique Zhang. Pour contacter des rubans individuels, les chercheurs ont utilis\u00e9 des \u00e9lectrodes tout aussi petites : des nanotubes de carbone d’un diam\u00e8tre de seulement un nanom\u00e8tre \u00e9galement.<\/p>\n\n\n\n La pr\u00e9cision, indispensable pour une telle exp\u00e9rience, commence d\u00e8s les mat\u00e9riaux de base. Les chercheurs ont obtenu les nanobandes de graph\u00e8ne du laboratoire \u00ab\u00a0nanotech@surfaces\u00a0\u00bb de l’Empa, sous la direction de Roman Fasel, avec lequel ils collaborent depuis longtemps. \u00ab\u00a0Roman Fasel et son \u00e9quipe travaillent depuis longtemps sur les nanobandes de graph\u00e8ne et peuvent en synth\u00e9tiser de nombreux types diff\u00e9rents avec une pr\u00e9cision atomique \u00e0 partir de mol\u00e9cules de d\u00e9part individuelles\u00a0\u00bb, explique Perrin. Les mol\u00e9cules de d\u00e9part provenaient de l’Institut Max Planck pour la recherche sur les polym\u00e8res \u00e0 Mayence.<\/p>\n\n\n\n L’interdisciplinarit\u00e9 est la cl\u00e9 pour faire progresser l’\u00e9tat de l’art. Ainsi, diff\u00e9rents groupes de recherche internationaux ont particip\u00e9 \u00e0 l’\u00e9tude, chacun avec sa propre sp\u00e9cialit\u00e9 : les nanotubes de carbone ont \u00e9t\u00e9 fabriqu\u00e9s par un groupe de recherche de l’universit\u00e9 de P\u00e9kin et les scientifiques de l’Empa ont collabor\u00e9 avec des chercheurs de l’universit\u00e9 de Warwick pour l’interpr\u00e9tation des r\u00e9sultats. \u00ab\u00a0Un tel projet n’aurait pas \u00e9t\u00e9 possible sans collaboration\u00a0\u00bb, souligne Zhang.<\/p>\n\n\n\n Mettre en contact des bandes individuelles avec les nanotubes \u00e9tait un d\u00e9fi pour les chercheurs. \u00ab\u00a0Les nanotubes de carbone et les nanobandes de graph\u00e8ne sont cultiv\u00e9s sur des substrats distincts\u00a0\u00bb, explique Zhang. \u00ab\u00a0Tout d’abord, les tubes doivent \u00eatre transf\u00e9r\u00e9s sur le substrat de l’exp\u00e9rience et mis en contact avec des \u00e9lectrodes m\u00e9talliques. Ensuite, nous les d\u00e9coupons en utilisant la lithographie par faisceau d’\u00e9lectrons \u00e0 haute r\u00e9solution pour les s\u00e9parer en deux \u00e9lectrodes chacun\u00a0\u00bb Enfin, les bandes sont transf\u00e9r\u00e9es sur le m\u00eame substrat. La pr\u00e9cision est alors indispensable : La moindre rotation des substrats peut emp\u00eacher un contact r\u00e9ussi. \u00ab\u00a0L’acc\u00e8s \u00e0 une infrastructure de haute qualit\u00e9 au \u00ab\u00a0Binnig and Roher Nanotechnology Center\u00a0\u00bb du centre de recherche IBM de R\u00fcschlikon a \u00e9t\u00e9 d\u00e9cisif pour tester et mettre en \u0153uvre cette technologie\u00a0\u00bb, explique Perrin.<\/p>\n\n\n\n Musique d’avenir Les nanobandes de graph\u00e8ne ont des propri\u00e9t\u00e9s extraordinaires qui peuvent \u00eatre contr\u00f4l\u00e9es avec pr\u00e9cision. Des chercheurs de l’Empa, de l’Universit\u00e9 de P\u00e9kin et de l’Universit\u00e9 de Warwick ont r\u00e9ussi pour la premi\u00e8re fois \u00e0 munir d’\u00e9lectrodes des nanobandes individuelles d’une pr\u00e9cision atomique. Ils ouvrent ainsi la voie \u00e0 une caract\u00e9risation pr\u00e9cise de ces \u00ab\u00a0rubans miraculeux\u00a0\u00bb et \u00e0 leur possible utilisation dans la technologie quantique.<\/p>\n","protected":false},"author":2,"featured_media":61945,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"pmpro_default_level":"","inline_featured_image":false,"_monsterinsights_skip_tracking":false,"footnotes":""},"categories":[22696],"tags":[11650,2600,9877,41484],"class_list":["post-61951","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-entreprise","tag-elektronik-fr","tag-forschung-fr","tag-labor-fr","tag-nanotechnologie-fr","pmpro-has-access"],"acf":{"bild_mit_ki_erstellt_worden":[],"lead":"Les nanobandes de graph\u00e8ne ont des propri\u00e9t\u00e9s extraordinaires qui peuvent \u00eatre contr\u00f4l\u00e9es avec pr\u00e9cision. 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<\/strong>La recherche sur les rubans prometteurs n’est pas toujours facile. Plus la bande est \u00e9troite, plus ses propri\u00e9t\u00e9s quantiques sont \u00e9videntes – mais plus il est difficile de cibler une seule bande. Or, c’est pr\u00e9cis\u00e9ment ce qui est indispensable pour comprendre en d\u00e9tail les particularit\u00e9s et les applications possibles de ce mat\u00e9riau quantique.<\/p>\n\n\n\n
<\/strong>Les scientifiques ont confirm\u00e9 leur succ\u00e8s en mesurant le transport de charges. \u00ab\u00a0Les effets quantiques sont g\u00e9n\u00e9ralement plus \u00e9vidents \u00e0 basse temp\u00e9rature, c’est pourquoi nous avons effectu\u00e9 les mesures \u00e0 des temp\u00e9ratures proches du z\u00e9ro absolu dans un vide pouss\u00e9\u00a0\u00bb, explique Perrin, tout en citant une propri\u00e9t\u00e9 particuli\u00e8rement prometteuse des nanobandes de graph\u00e8ne : \u00ab\u00a0Gr\u00e2ce \u00e0 leur taille extr\u00eamement petite, leurs propri\u00e9t\u00e9s quantiques sont tr\u00e8s robustes. Nous nous attendons \u00e0 ce qu’elles soient d\u00e9tectables m\u00eame \u00e0 temp\u00e9rature ambiante\u00a0\u00bb Selon le chercheur, cela pourrait nous permettre de d\u00e9velopper des technologies quantiques qui ne n\u00e9cessitent pas d’infrastructure de refroidissement co\u00fbteuse.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"