IBM met de la lumière dans ses nanotubes de carbone

IBM vient d’annoncer avoir mis au point le plus petit émetteur de lumière au monde. La taille de ce générateur de lumière est de l’ordre de la molécule. Il s’agit d’un nanotube de carbone de 1,4 nanomètre de diamètre (soit 0,0014 micron soit 50 000 fois plus petit qu’un cheveux). Impressionnant quand on sait que les transistors des processeurs actuels sont de l’ordre de 130 nanomètres, voire au mieux 90 nm. L’annonce d’IBM, qui doit paraître vendredi 2 mai dans la revue Science, est une véritable avancée en matière de nanotechnologie. Les chercheurs de Big Blue ne se sont pas contentés de faire émettre de la lumière par un nanotube de carbone, ils en contrôle l’émission afin d’en faire un véritable interrupteur à la manière des transistors qui transmettent ou non le signal électrique.

Ici, le signal électrique est remplacé par un signal lumineux qui plus est produit à l’échelle moléculaire. Pour réaliser leur interrupteur lumineux, les chercheurs d’IBM ont enfermé le nanotube de carbone entre deux électrodes chargées positivement (générant du vide) d’un côté et négativement (des électrons) de l’autre, le tout au dessus d’une couche d’oxyde de silicium dans laquelle circule un courant basse tension qui joue le rôle de porte entre les deux entrées. Quand la matière chargée positivement rencontre celle chargée négativement, elles s’annulent mutuellement produisant ainsi une lumière. Selon qu’elle est alimenté électriquement ou non, la base d’oxyde de silicium permet, ou non, l’émission de la lumière. L’ensemble fonctionne ainsi de la même manière qu’un transistor traditionnel qui, en laissant ou non passer le flux électrique, génère des « 1 » et des « 0 », unité de base du calcul informatique. Mais de manière plus rapide et, surtout, à une beaucoup plus petite échelle.

Des nanotubes lumineux dans les processeurs d’ici 10 ans

Les nanotubes de carbone à lumière devraient trouver leurs première applications dans les circuits opto-électroniques qui équipent les infrastructures des réseaux principalement et dans les bus mémoire. Mais à terme, ce nanotube lumineux pourrait remplacer le silicium quand celui-ci aura atteint ses limites en matière de miniaturisation. « Les nanotubes émetteurs de lumière peuvent potentiellement être construits en grille ou intégrés avec des nanotubes de carbone ou composants électroniques en silicium, ouvrant ainsi de nouvelles possibilités dans l’électronique et l’opto-électronique », déclare le Dr Phaedon Avouris, dirigeant des travaux de recherche autour des sciences des nanotechnologies au département recherche d’IBM. D’autant que la longueur d’onde de la lumière émise pourra varier selon le diamètre attribué aux nanotubes, et non plus fixé à 1,5 micron comme c’est le cas dans la plupart des instruments de communication optiques. Ce qui élargira les capacités de fonctionnement des nanotubes. Des processeurs plus puissants et plus petits que ceux d’aujourd’hui devraient alors voir le jour… d’ici 10 à 15 ans, quand la loi de Moore ne pourra plus s’appliquer aux transistors qui auront atteint leur limite physique.