Nanotechnologies - Auto-assemblage de fils atomiques

L'interconnexion électrique de ces molécules permettront d'élaborer des composants moléculaires, voire des circuits mono-moléculaires.

Une molécule, conçue en forme de nano-gabarit, permet l'auto-assemblage de fils atomiques sur une surface de cuivre.

C'est une équipe de chercheurs du groupe d'électronique moléculaire du Centre d'élaboration de matériaux et d'études structurales (Cemes-CNRS, Toulouse) et du Département de physique et d'astronomie de l'Université de Aarhus (Danemark) qui en font la description dans le numéro du 12 avril 2002 de Science.

Ces résultats ouvrent une nouvelle voie pour l'interconnexion électrique des composants moléculaires et dans le futur, des circuits mono-moléculaires.

La molécule conçue et synthétisée au Cemes par André Gourdon, Ping Jiang et Christian Joachim présente la forme d'une table à 4 pieds : son plateau est un fil moléculaire maintenu à une distance de 0.36 nm de la surface du cuivre par ces 4 pieds moléculaires.

Après avoir déposé cette molécule à la surface d'un cristal de cuivre, les chercheurs danois ont observé son comportement avec un microscope à effet tunnel. Ce microscope permet non seulement de fournir des images de la surface et de la molécule à l'échelle atomique mais également de déplacer ces molécules une par une, à volonté.

En combinant microscopie et manipulation, les chercheurs ont pu observer que chaque molécule agit comme un nano-gabarit. Limitée latéralement par les 4 pieds, la cavité moléculaire nanoscopique qui se forme entre le plateau de la molécule et la surface capte des atomes de cuivre de la surface qui se retrouvent ainsi piégés sous le plateau. Le fil atomique se forme au cours du déplacement de la molécule sur la surface, la molécule laissant les atomes de cuivre derrière elle.

Ces travaux franco-danois ont été réalisés dans le cadre du projet européen « Bottom Up Nanomachines » (BUN) dont un des objectifs est la mise au point de nouvelles méthodes de nanofabrication moléculaire pour la réalisation de composants et de circuits en électronique moléculaire.

Il s'agit de fournir une alternative technologique viable à l'approche traditionnelle « top-down » de l'industrie des semi-conducteurs qui utilise des techniques de lithographie pour la fabrication de composants électroniques de plus en plus miniaturisés.

La voie explorée dans BUN est l'approche « Bottom-up » basée sur la réalisation d'unités fonctionnelles à partir de blocs atomiques ou moléculaires préfabriqués présentant par exemple les propriétés de fils ou de commutateurs électriques.
Michel Le Toullec

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