Octobre 2010
EDITO
NANOTECHNOLOGIES / ELECTRONIQUE AVANCEE
PERF. PME ANTICIPATION, BILAN DE L'OPERATION
Des matrices de nano-fils pour détecter les explosifs
COEXEL a présenté le bilan de l’opération « Performance PME Anticipation » le 7 octobre 2010 à Marseille. Etant présents des représentants des CCI de Marseille et Nice, du CR PACA, des pôles 3E et InnovationIndustrie ainsi que les Experts des filières et les chefs d’entreprises participant à ce programme. Au niveau de COEXEL, l’ensemble de cette démarche a été des plus enrichissantes. L’entreprise est fière d’avoir été retenue par les CCI comme expert de la filière micro-électronique. Cette marque de confiance souligne le sérieux de la société et met en évidence le chemin parcouru depuis sa création il y a un peu plus de trois ans. Très concrètement, la confiance développée avec l’ensemble des industriels est gage de développement et de pérennité.
Publié le : 14 Septembre 2010 | Par : Nanowerk Ces dernières années, les nanostructures type nano-fils étaient utilisées pour la détection de plusieurs espèces biomoléculaire, ce qui en suscitait un intérêt pour le diagnostic médical, comme l'ADN et les protéines. Aujourd’hui, des chercheurs de Tel Aviv University ont présenté une application pour la détection d’explosifs. Le grand nombre de personnes transitant aux frontières, lieux publics ou aéroports par exemple pose un énorme défi pour les technologies actuelles de contrôle / sécurité, le but ultime pour les autorités étant de contrôler rapidement et efficacement chaque personne, rapidement et si possible sans contact humain. D’un point de vue technique, le problème de cette détection réside dans la minuscule ‘signature’ des explosifs, c’est-à-dire leur très faible pression de vapeur dans l’air ambiant. Afin d’éviter les fausses alertes et couvrir la zone désirée, il convient de déployer des capteurs bon marché, petits et simples, présentant d’ultra hautes sensibilités et une faible consommation. Les nanofils semi-conducteurs sont connus pour être extrêmement sensibles aux espèces chimiques adsorbées sur leur surface. Le fait d’y attacher une substance chargée conduit à un changement de conductance, et donc à la modification du courant. De plus, leur structure 1D à échelle nanométrique (ratio surface / volume élevé) démultiplie les effets de ce changement, ce qui augmente la sensibilité au point de détecter une molécule unique. La reconnaissance de formes, ou pattern, est une technique connue et utilisée également pour la détection d'explosifs divers, mais le traitement du signal est généralement complexe, puisque celui-ci est habituellement optique. Avec cette approche à base de nano-fils de silicium, le traitement est très simple puisqu’il suffit de mesurer les courants traversant les fils, et les résultats peuvent être immédiatement transférés à un poste de contrôle, sans avoir recours à des lecteurs optiques complexes. En modifiant chimiquement ces nano-fils à l’aide d’un dérivé de silane monocouche fonctionnalisé, nommé APTES, les chercheurs ont été en mesure de détecter des molécules de TNT et d’atteindre des niveaux de détection sans précédent, avec des concentrations inférieures à la femto-mole dans une phase liquide, ou de 1 fg/litre en phase gazeuse. L'objectif de l’équipe était de détecter non seulement la TNT, mais aussi d'autres nitroaromatiques contenant des explosifs. Afin de développer un système d’analyse complet, ils ont intégré des centaines de ces éléments sur une même puce de silicium. L’équipe travaille actuellement à mettre au point de nouvelles plateformes capables de détecter d'autres substances intéressantes et pertinentes telles que les agents de guerre chimique, des toxines par exemple.
INFORMATION
+ Lire la suite
COEXEL Newsletter est une publication mensuelle gratuite spécialisée dans les domaines de la nanoélectronique, de l’optiquephotonique et de la RFID électronique organique.
Le son pour produire de l’énergie grâce à des nano-fils piézo-électriques
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
Contact@coexel.com www.coexel.com
Rédaction L. PROVE NAT
Publié le : 03 Septembre 2010 | Par : Advanced Materials Une équipe coréenne de chercheurs a montré qu’il était possible d'utiliser le son comme source d'alimentation pour actionner des nano-générateurs à base de nano-fils piézoélectriques. Imaginez les téléphones cellulaires se rechargeant pendant les conversations et les murs antibruit produisant de l'électricité à partir du son des véhicules. Le son est une vibration mécanique qui se déplace régulièrement à travers la matière. Les ondes sonores longitudinales (ondes de compression) transmises dans l’air ambiant sont constituées d’écarts de pression alternés autour de la pression d’équilibre, ce qui provoque des régions locales de compression et de raréfaction. Comparé à d'autres sources d'énergie mécanique comme les battements de cœur ou le flux sanguin, il est très difficile d'utiliser l'énergie mécanique du son afin de produire une énergie électrique à l’aide des blocs classiques à base de PZT ou des couches minces piézo-électriques. Pour surmonter cette difficulté, l'équipe a travaillé avec des nanofils d'oxyde de zinc, un nanomatériau piézo-électrique qui offre à une meilleure sensibilité à l’égard de l'énergie sonore. Comme le montre le schéma ci-contre, l'onde sonore a été utilisée pour faire vibrer l'électrode supérieure, ce qui a généré un potentiel électrique à travers les nanofils. Les applications de ces types de générateurs sont nombreuses, même si actuellement le principal problème concerne la performance du système. Un son d’une intensité de 100 dB conduit par exemple à une tension de sortie AC d'environ 50 mV. Toutefois, l’équipe pense obtenir de meilleurs résultats en utilisant d’autres matériaux avec des coefficients piézoélectriques plus importants. + Lire la suite
Octobre 2010
OPTIQUE / PHOTONIQUE Des signaux quantiques convertis aux longueurs d'onde télécom Publié le : 26 Septembre 2010 | Par : Georgia Tech En utilisant des nuages ultra-froids et optiquement denses d'atomes de rubidium, des chercheurs du Georgia Tech ont progressé sur les éléments nécessaires à la mise en place d’un système d'information quantique. - Le premier concerne le développement d'un système efficace et faible bruit pour la conversion de photons porteurs d'une information quantique dans l'infrarouge à des longueurs d'onde appropriées pour les transmettre sur les systèmes de télécommunications classiques. - La seconde consiste en une amélioration considérable de la durée pendant laquelle un répétiteur quantique peut conserver en mémoire les informations, ce qui est nécessaire pour transmettre efficacement l'information. L'équipe a signalé une mémorisation d’environ 0,1 sec, 30 fois supérieure à ceux de la littérature. - Le troisième correspond au système capable de convertir de nouveau les photons des fréquences télécom vers l’infrarouge. Un tel système serait nécessaire pour la détection de photons intriqués transmis. La difficulté a consisté à définir les aspects cruciaux nécessaires pour un répéteur quantique, et la technique de conversion corrige un problème de longue date face à des réseaux quantiques. En effet, les longueurs d'onde les plus utiles pour la mémoire quantique ne sont pas les meilleures pour transmettre cette information (1,3 µm pour la transmission par fibre optique avec le meilleur rendement, contre 795 nm pour le stockage). La conversion de longueur d'onde a lieu dans un système sophistiqué qui utilise un nuage d'atomes de rubidium serrés sous forme gazeuse afin de maximiser la probabilité d'interaction avec les photons entrant dans les échantillons. Deux faisceaux lasers séparés excitent les atomes de rubidium détenus dans un piège magnétooptique (forme de cigare d'environ 6 mm de long). L'installation crée un processus de mélange à quatre ondes qui modifie la longueur d'onde des photons entrants. Ce processus n’ajoute pas de bruit au signal, ce qui permet au système, grâce à la mémoire quantique, de maintenir les informations codées sur des photons. Plusieurs paramètres influent sur ce processus, et l’équipe s’est employé à trouver l'ensemble optimal. En changeant la forme, la taille et la densité du nuage de rubidium, les chercheurs ont été en mesure de booster le rendement à hauteur des 65%. Ils ont observé que ce rendement augmentait de manière significative avec la taille de la trappe et le nombre d'atomes, et ont passé beaucoup de temps pour créer un échantillon vraiment dense optique. L'objectif général du réseau quantique est de distribuer des qubits (quantum + bit) intriqués sur de longues distances. Les qubits voyageraient sous forme de photons à travers les réseaux optiques, système télécom existants, et en raison de la perte dans la fibre optique au sein de ces réseaux, des répétiteurs doivent être installés à intervalles réguliers pour stimuler les signaux. La plupart des étapes de base ont été réalisées pour la mise au point de répéteurs quantiques, mais d’importants efforts sont encore nécessaires du point de vue de l’ingénierie optique afin d’obtenir un système exploitable. + Lire la suite
Les promesses de lumière lente intégrée sur puce Publié le : 05 Septembre 2010 | Par : Univ Santa Cruz News Une équipe de chercheurs de UC Santa Cruz et Brigham Young University a développé un dispositif optique intégré qui a permis la plus lente propagation de la lumière à ce jour sur une puce. La vitesse de la lumière a ainsi pu être réduite par un facteur de 1200. La capacité de contrôler des impulsions de lumière sur une plateforme intégrée est une étape majeure vers la réalisation de réseaux de communication quantique tout-optique, avec un fort potentiel pour améliorer les performances à ultra-basse consommation. La lumière lente et d’autres effets de cohérence quantique sont connus depuis assez longtemps, mais il convient pour les utiliser au sein d’applications concrètes d’être en mesure de les mettre en œuvre sur une plate-forme intégrée, produite en masse et fonctionnant à température ambiante ou plus. C’est sur ces aspects que les puces développées sont innovantes. Le dispositif s'appuie sur les effets d'interférence quantique au sein d’une vapeur de rubidium dans un guide d'ondes optiques à cœur creux. Ce guide d’ondes a été intégré dans une puce de silicium en utilisant des techniques de fabrication standard. Un laser de contrôle modifie les propriétés optiques de la vapeur de rubidium dans le guide d’ondes, et en ajustant sa puissance, il est possible de modifier la vitesse de la lumière. Sous l’action combinée des deux lasers (contrôle et signal), les électrons des atomes de rubidium sont transférés dans une superposition cohérente de deux états quantiques. En physique quantique, ils existent dans deux états différents en même temps, ce qui a pour résultat l’effet connu sous le nom de transparence induite électro-magnétiquement, essentiel pour produire de la lumière lente. Alors que les fibres optiques transmettent systématiquement des données à la vitesse de la lumière, le routage et le traitement des données des opérations nécessitent encore la conversion des signaux lumineux en signaux électroniques. Le traitement tout-optique des données nécessitera des appareils fiables et compacts capables de ralentir, stocker, et traiter des impulsions lumineuses. Par exemple, la lumière lente peut simplement être utilisée pour servir de tampon de données ou de retard ajustable au sein d’un réseau optique, mais l’équipe travaille actuellement à des applications bien plus complexes. Potentiellement, cette puce photonique intégrée peut être utilisée entre autre pour créer des commutateurs tout-optique, des détecteurs de photons uniques et des dispositifs à mémoire quantique. + Lire la suite
2 Rédaction L. PROVE NAT
Octobre 2010
RFID / ELECTRONIQUE ORGANIQUE Imiter les lézards pour imprimer de l’électronique sur des surfaces complexes Publié le : 20 Septembre 2010 | Par : McCormick News Des chercheurs de l’University of Illinois ont mis au point un timbre polymère carré intelligent capable de faire varier sa force d'adhérence. En imitant les micro-et nano-filaments du gecko, ces travaux proposent une méthode très robuste pour transférer et imprimer de l'électronique sur des surfaces complexes. Les geckos sont en effet passés maîtres dans l’art de se coller aux surfaces de toutes sortes mais aussi de se décoller facilement. En s’inspirant de ces lézards et de leur faculté à contrôler l'adhérence en augmentant ou diminuant la zone de contact avec une surface, les chercheurs ont mis au point une méthode réversible d’adhésion pour l'impression de l'électronique sur une variété de surfaces délicates telles que les vêtements, le plastique ou encore le cuir. Ce timbre peut facilement prendre une série de dispositifs électroniques à partir d'une surface de silicium, les déplacer et les imprimer sur une surface courbe. La clé de ce timbre carré et comprimable correspond aux quatre pointes de forme pyramidale situées sur le dessous, une dans chaque coin. Le fait de presser le timbre contre l’électronique entraîne le pliage des pointes souples contre le corps du timbre, ce qui maximise la zone de contact entre le timbre et l’électronique et créé ainsi l’adhérence. L'électronique est ramassée dans un lot complet et retirée avec force, et les pointes souples retournent ainsi dans leur forme originale. L'électronique n’est désormais maintenue en place que par les quatre pointes, à savoir une petite surface de contact, ce qui permet d’être facilement transférée vers une nouvelle surface. La conception des pointes pyramidales est très importante, et les pointes doivent être à la bonne hauteur : trop grandes, elles ne pourraient pas récupérer la cible, et trop petites, elles ne retourneraient pas à leur forme. Les tests effectués ont permis de constater des changements de force d'adhérence d’un facteur 1000. Les chercheurs ont également montré que leur méthode permet d'imprimer des couches d’électronique, rendant possible le développement d'une variété de dispositifs complexes. + Lire la suite
Une peau artificielle à base de nano-fils Publié le : 12 Septembre 2010 | Par : UC Berkeley News Les ingénieurs de l'Université de Berkeley ont mis au point un matériau électronique sensible à la pression à base de nano-fils semi-conducteurs. L'idée est d'avoir un matériau qui se comporte comme la peau humaine, en ce sens qu’il aurait la capacité de sentir et toucher les objets. Les peaux artificielles tactiles aideraient à surmonter un défi majeur en matière de robotique, à savoir adapter la quantité de force nécessaire afin de maintenir et manipuler une large gamme d'objets, comme tenir un œuf fragile sans le casser. Les tentatives précédentes pour développer une peau artificielle mettaient en œuvre des matières organiques, car elles sont souples et plus faciles à traiter, mais ce sont de pauvres semi-conducteurs nécessitant des tensions élevées pour faire fonctionner le circuit. En revanche, les matériaux inorganiques tels que le silicium cristallin ont d'excellentes propriétés électriques, peuvent fonctionner à faible puissance, et sont aussi plus stables chimiquement. Jusque là, ces matériaux étaient peu flexibles et se cassaient facilement, mais différents travaux, dont celui-ci, ont montré récemment que des fils ou bandes miniaturisés de composés inorganiques peuvent être très flexibles, idéal pour l’électronique déformable à haute performance. Les ingénieurs ont ici utilisés une technique de fabrication innovante qui fonctionne à la manière d’une brosse adhésive en sens inverse : au lieu de ramasser des fibres, des poils / nano-fils sont déposés. Les chercheurs ont commencé par cultiver des nano-fils de silicium-germanium sur un tambour cylindrique, qui a ensuite été roulé sur un substrat collant. Au fur et à mesure, les nano-fils ont été déposés, ou plutôt imprimés sur le substrat de manière ordonnée, en formant la base à partir de laquelle des feuilles minces et flexibles de matériaux électroniques pourraient être construits. Des nano-fils ont été imprimés sur une matrice carrée 18x19 de 7 cm de coté, chaque pixel contenant un transistor constitué de centaines de nano-fils semiconducteurs. Ces transistors ont ensuite été intégrés avec un caoutchouc sensible à la pression afin de fournir la fonctionnalité tactile. Ce dispositif fonctionne à moins de 5V et conserve sa robustesse après 2.000 pliages. Les chercheurs ont montré la capacité de l'e-skin pour détecter des pressions de 0 à 15 kilo-pascals, la gamme de force des activités quotidiennes, comme taper sur un clavier ou tenir un objet. A plus long terme, l’objectif serait d'utiliser l'e-skin pour redonner aux patients le sens du toucher à l’aide de prothèses, ce qui nécessiterait d'importants progrès dans l'intégration des capteurs électroniques avec le système nerveux de l'homme. + Lire la suite
EVENEMENTS NOVEMBRE-DECEMBRE 10 SEMICON Japon Dates : 01-03 Décembre 2010 | Lieu : Makuhari Messe, Chiba (JP) Il s’agit de l’édition asiatique de Semi, au sein duquel un pavillon ‘Next Generation Technology’ permettra de découvrir les nouveautés dans les LED, MEMS, Packaging 3D packaging, nano-impression. + Site de l’évènement
3 Rédaction L. PROVE NAT