Novembre 2010
NANOTECHNOLOGIES / ELECTRONIQUE AVANCEE
EDITO En novembre, COEXEL a participé à la mise en place de plus de cinquante rendezvous d’affaires qualifiés pour le compte d’une dizaine PME des secteurs de la RFID et de l’optique/photonique. En partenariat avec le CNRFID (Centre National RFID), COEXEL a travaillé à la mise en place de sessions de rencontres en face-à-face avec le Pole d’Innovation TIC de Turin et l’Incubateur I3P du Politecnico di Torino, www.poloinnovazioneict.org www.i3p.it
Pour le compte de POPSudOPTITEC, COEXEL a organisé un stand commun à l’occasion de l’événement annuel du SECPhO (Southern European Cluster in Photonics and Optics), cluster optiquephotonique de la Région de Barcelone. www.secpho.org
INFORMATION COEXEL Newsletter est une publication mensuelle gratuite spécialisée dans les domaines de la nanoélectronique, de l’optiquephotonique et de la RFID électronique organique. Les articles donnent un panorama des découvertes scientifiques les plus marquantes, des dernières tendances technologiques et de l’évolution des marchés d’application innovants. Pour toute nouvelle inscription ou pour informer vos collaborateurs, merci de remplir le formulaire ICI
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Rédaction L. PROVE NAT
Le graphène pour simplifier la modulation au sein des systèmes Wireless Publié le : 13 Octobre 2010 | Par : Rice Univ. Une équipe de chercheurs de Rice University et de l’University of California Riverside ont mis au point le premier transistor à mode triple à base de graphène. Depuis quelques temps, le graphène est le matériau à la mode au sein des laboratoires spécialisés en nanoélectronique. Il est en effet capable de conduire l'électricité même lorsque la concentration de porteurs est quasi-nulle, du fait que les électrons ne semblent ni ralentir ni se concentrer. Fort de cette propriété, le graphène permettrait la mise au point et le fonctionnement à température ambiante de transistors balistiques, nanotransistors ultimes dans lesquels les électrons évitent les collisions ce qui permet des dispositifs de communication incroyablement rapides. Jusqu'à présent, les travaux sur les transistors à base de graphène ont surtout porté sur la multiplication de fréquence à proximité du point de Dirac dans la caractéristique courant-tension. Ici, l’équipe a montré qu’en tirant parti de l’ambipolarité du transport de charge, l’amplificateur pouvait être configuré en mode source-commune, drain-commun ou multiplicateur de fréquence en changeant simplement la polarisation de la grille. Selon l’équipe, il s'agit de la première démonstration d'un amplificateur pouvant être réglé entre différents modes de fonctionnement en utilisant un seul transistor à trois bornes. De plus, ce travail montre aussi qu’un tel circuit peut réaliser les fonctions de modulations PSK (‘Phase-shift keying’) et FSK (‘Frequency-shift keying’) largement utilisées dans les applications sans fil telles que Bluetooth, RFID et ZigBee. En comparaison avec les modèles conventionnels comprenant des strutures complexes de transistors unipolaires, la structure de ce circuit sera par ailleurs nettement plus simple, et donc avec moins de parasites, une bande passante plus large et une faible consommation électrique. Les travaux futurs se focalisent sur l’amélioration du gain. L'équipe envisage par exemple de réduire l’épaisseur d’oxyde de la grille et de fabriquer des transistors plus robustes. + Lire la suite
Vers des dispositifs électro-fluidiques à nano-canaux pour analyser l’ADN Publié le : 08 Octobre 2010 | Par : ACS Nano Les chercheurs travaillent de plus en plus sur des appareils massifs de séquençage en temps réel de l’ADN, afin d'en améliorer la vitesse et d’en réduire le coût. Il s’agit pour cela de développer des dispositifs électroniques fonctionnant dans des environnements liquides, et utilisant si possible les technologies CMOS actuelles. On parle alors du domaine de l’électro-fluidique, combinaison d'électronique et de nano-fluidique. L’ADN est une molécule chargée négativement de quelques nanomètres de large. Afin de la séquencer, il est important de contrôler son transport dans une structure confinée. Plusieurs composants électriques, diodes et transistors, ont déjà été réalisés au sein d’appareils électro-fluidiques, à l’aide de nano-pores et nano-canaux. Ces appareils sont donc de bonnes plateformes pour étudier le déplacement biomoléculaire, tel que la translocation ou l’enroulement de l’ADN. Des travaux sont toutefois encore en cours concernant la manipulation de biomolécules à l’aide de commandes électriques, comme par exemple le piégeage, la capture ou le contrôle de la vitesse. En électro-fluidique, le contrôle de la charge de surface dans des canaux fluidiques est une question clé. En effet, la concentration des ions dans le canal a une forte influence sur le transport de la molécule d'ADN. Précédemment, l’équipe avait conçu des nanopores avec une électrode intégrée, concept nommé IFET, pour manipuler des ions KCl. En utilisant les méthodes classiques du semi-conducteur, dont lithographie et dépôt de couches atomiques, l’équipe a mis au point une nouvelle plateforme électro-fluidique composée de nano-canaux, dans lesquels les transistors à effet de champ d’ions (IFET) fonctionnent. La prochaine étape consiste à explorer le transport d’ions et de biomolécules autres que l’ADN, à travers des nano-canaux, et à en affiner le contrôle. + Lire la suite
Novembre 2010
OPTIQUE / PHOTONIQUE Piéger des ions / particules chargées à l’aide de lumière laser Publié le : 24 Octobre 2010 | Par : Max-Planck Inst News Des scientifiques du Max Planck Institute of Quantum Optics (MPQ) ont mis au point un procédé permettant le piégeage optique d’ions, ce qui ouvre la voie vers un nouveau type de systèmes quantiques hybrides. Le piégeage de particules individuelles a depuis longtemps joué un rôle majeur dans la mise en œuvre de mesures quantiques très précises, car cela permet un contrôle total de l’ensemble des paramètres expérimentaux utiles. Les simulations quantiques expérimentales consistent à modéliser un système complexe à plusieurs corps dont les propriétés quantiques ne sont ni comprises ni contrôlables, par un autre système qui permet l'étude de propriétés analogues dans des conditions définies avec précision. Ces systèmes de modèle peuvent être réalisés de différentes manières : capturer des ions, atomes chargés, dans les champs RF de forte intensité, ou alors immobiliser des atomes neutres à l’aide de champs lumineux. Depuis près de 60 ans, les scientifiques utilisent ces champs RF pour piéger des ions, mais ces systèmes ont un inconvénient majeur. Ils peuvent en effet difficilement être élargis, ce qui réduit les possibilités de mise en place de simulations quantiques avec un nombre conséquent d’ions. Les champs optiques étaient discrédités jusqu’à maintenant car ils ne permettaient pas des puits de potentiel aussi profonds que ceux garantis par les champs RF. Les ions y réagissent de manière trop sensible aux champs parasites extérieurs. Les chercheurs ont montré ici qu’il était possible de combiner les deux méthodes précédentes, ainsi que les deux types de particules, et ils sont parvenus pour la première fois à conserver un ion dans un piège optique. L’image ci-contre représente l'intensité de la fluorescence émise par ion piégé dans un potentiel optique. Les chercheurs ont pour cela commencé leur expérience en refroidissant un ion magnésium unique à quelques millièmes de degré au-dessus du zéro absolu. Les champs externes parasites ont ensuite été compensés par ‘contre-champs’ appropriés, puis un puissant faisceau laser collimaté est envoyé lorsque ces contre-champs sont éteints. Selon une série de mesures, l'ion a été maintenu en place pendant quelques millisecondes, ce qui correspond à quelques centaines d’oscillations dans le puits de potentiel, malgré sa forme relativement peu profonde. Actuellement, la durée de vie de l'ion dans le piège optique est limitée uniquement par un échauffement provoqué par la lumière du champ optique, mais cela pourrait être largement amélioré avec des techniques de l'art. Selon l’équipe, ces expériences ouvrent de nouvelles perspectives. Il serait par exemple possible d’utiliser des systèmes quantiques contrôlables pour simuler des propriétés de matière condensée, ou alors de permettre de nouvelles expérimentations dans le domaine de la chimie ultra-froide. + Lire la suite
Des nanoLED à base de nano-fils à croissance horizontale Publié le : 06 Octobre 2010 | Par : NIST News En optimisant leur procédé novateur de fabrication de nano-fils, les chimistes du NIST y ont découvert un bonus inattendu : leurs nano-fils émettaient de la lumière, semblable à celle des LED. Ces nanoLED pourraient devenir la source lumineuse de dispositifs miniatures tels que nano-générateurs ou systèmes lab-on-a-chip. Les nano-fils croissent généralement par dépôt chimique en phase vapeur (CVD), à savoir le dépôt contrôlé de molécules (oxyde de zinc par exemple) d'un gaz sur un matériau de base. La plupart des techniques de CVD forment des nano-fils qui s'élèvent verticalement à partir de la surface, à la manière des poils de brosse. Le fil ainsi formé n’est en contact avec le substrat qu’à son extrémité, et de ce fait il ne partage pas les caractéristiques du matériau substrat, et sa composition exacte sera difficile à définir. Par ailleurs, cette croissance verticale produit également une forêt dense de nano-fils, ce qui rend difficile l’identification et le replacement des fils individuels de qualité supérieure. Pour remédier à ces lacunes, les chimistes ont mis au point une méthode à ‘surface dirigée’ pour fabriquer des nano-fils le long du substrat. Comme beaucoup de techniques CVD de croissance verticale, ce procédé utilise l’or comme catalyse pour la formation de cristaux. Toutefois, l’or déposé dans cette méthode est chauffé à 900°C, et est ainsi converti sous forme de nanoparticule, utilisée ensuite comme site de croissance pour la cristallisation des molécules d’oxyde de zinc. Mais au fur et à mesure que l’oxyde de zinc se forme, cette nanoparticule est poussée le long du substrat (GaN ici), ce qui entraîne la formation de manière horizontale d’un nano-fil présentant les des propriétés fortement influencées par le matériau de base. Récemment, les chercheurs ont augmenté l'épaisseur de la nanoparticule catalytique d'or de 8 à 20 nm. Ce changement a résulté en des nano-fils qui se sont développés selon une structure secondaire, sorte de ‘nageoire dorsale’ à la manière des requins (ou ‘nano-paroi ‘, voir image ci-contre), dans laquelle la partie d’oxyde de zinc est riche en électron et celle en nitrure de gallium en est plutôt pauvre. L’interface entre ces deux matériaux, connue sous le nom d’hétérojonction pn, permet aux électrons de circuler à travers elle lorsque la combinaison nano-fil / nano-paroi a été chargée d'électricité. De son côté, le mouvement des électrons produit la lumière. + Lire la suite
2 Rédaction L. PROVE NAT
Novembre 2010
RFID / ELECTRONIQUE ORGANIQUE Nouvelle technique de nanostructuration par impression directe Publié le : 26 Octobre 2010 | Par : Nature Des chercheurs de Hanyang University ont mis au point une technique d'impression directe, basée sur un procédé de moulage par transfert avec pont intermédiaire liquide. La couche de liquide polaire sert ainsi d'adhérence et assure un bon contact entre les matériaux fonctionnels et le substrat. Ce procédé, illustré dans l’image ci-contre, permet le transfert de différents matériaux à partir d'un moule à un substrat par l'intermédiaire de ce pont liquide qui se situe entre eux. La solution d’encre dans le moule est solidifiée et transférée sur le substrat à l’aide du pont de liquide. Le moule peut facilement être aligné sur des structures complexes, car il peut être déplacé tant que le liquide polaire, agissant comme lubrifiant, ne sèche totalement. Contrairement aux autres méthodes de moulage par micro-transfert, cette technique n’est pas sujette à la diffusion de surface et elle permet de générer des nanostructures complexes avec des dimensions fonctionnelles inférieures à 60 nm, et une précision de 2 à 6 nm le long des bords. Selon l’équipe, cette procédure est particulièrement bien adaptée pour une utilisation dans des machines automatiques d'impression directe. Elle permet de réaliser des motifs de divers matériaux, avec un large éventail de tailles et sur différents substrats. + Lire la suite
Fabrication par croissance directe de dispositifs type ‘électronique-papier’ Publié le : 06 Octobre 2010 | Par : The American Ceramics Today Des chercheurs de la National Tsing Hua University ont montré qu’il est directement possible de faire croître sur du papier des nano-tiges (‘nanorods’) et nano-aiguilles (‘nanoneedles’) d’oxyde de zinc (ZnO) fortement cristallin, sans défaut et alignés verticalement. Le ZnO présente d'excellentes propriétés électriques, optiques, chimiques et une large gamme d'applications, comme par exemple le semi-conducteur, les dispositifs optiques, dispositifs piézo-électriques, dispositifs à ondes acoustiques de surface, capteurs, électrodes transparentes, cellules solaires ou encore les activités antibactériennes … Les couches minces ou les nano-revêtements de nanoparticules de ZnO sont donc à ce titre considérés avec beaucoup d'intérêt. Dans un avenir pas forcément très lointain, nous devrions être entourés d’appareils électroniques miniatures et souvent invisibles, qui seront imprimés sur tout type de support (papier, tissu, cuir, tissus humains …). De nombreux scientifiques mettent actuellement au point des techniques innovantes pour imprimer des composants électroniques de base sur du papier ou des supports de ce type. Les écrans en papier électronique sont déjà une réalité commerciale et des prototypes de batteries en papier sont en cours d'élaboration. Dans les applications actuelles, les scientifiques transfèrent des couches minces, nanoparticules ou autres nanostructures sur le substrat désiré par divers procédés. Diverses méthodes de déposition chimique, thermique, spin coating, laser ont été utilisées pour la formation des couches minces, mais elles sont limitées à des supports solides comme les métaux, oxydes métalliques, le verre ou d'autres substrats thermiquement stables. En étant capables de produire ces nanostructures directement sur les substrats, les scientifiques espèrent se débarrasser de ce processus de transfert d'énergie souvent long et coûteux. Ce procédé a déjà été démontré à grande échelle sur des substrats métalliques il y a quelques années, mais cette fois-ci les chercheurs y sont parvenus sur des substrats de type papier. Ils sont parvenus à fabriquer sur du papier, des prototypes de diodes à jonction hybride ainsi que des photo-détecteurs UV à base de nano-tiges de ZnO. Afin de démontrer le potentiel de ces dispositifs, l'équipe a réalisé des diodes à jonction pn avec une jonction active moyenne de 1 cm × 1 cm à l'aide de nano-fils d'oxyde de zinc sur un substrat papier recouvert d'or. Le défi majeur de ce type de dispositif est d’obtenir une performance électrique stable selon les différentes positions de flexion ou de torsion. Selon l’équipe, ces nanostructures d'oxyde de zinc sur papier flexible trouveront de multiples applications, aussi bien dans les gadgets électroniques portables et les périphériques d'affichage que dans le secteur biomédical. + Lire la suite
EVENEMENTS DECEMBRE 10 - JANVIER 11 Photonics West 2011 Dates : 22-27 Janvier 2011 | Lieu : The Moscone Center, San Francisco, CA (USA) Il s’agit du plus grand rendez-vous Américain pour les entreprises du secteur du laser, de l'optoélectronique, de l'optique médicale et de l'imagerie. Plusieurs symposiums seront dédiés à l'optique biomédicale, à l'imagerie, aux lasers, aux interfaces Micro-Nano à l'optoélectronique et aux technologies photoniques vertes. + Site de l’évènement
3 Rédaction L. PROVE NAT