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Comment écrire avec des atomes simples, à moindre coût – High-teK.ca

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Il y a toujours deux étapes dans le développement de toute nouvelle technologie : l’inventer et la rendre utile. Le premier ordinateur avait la taille d’une pièce et était plus lent qu’un élève de première année comptant sur ses doigts. Le premier téléphone transmettait des bruits si brouillés qu’ils pouvaient à peine être compris même lorsque vous saviez ce qui se disait. Nous avons des capacités d’écriture à l’échelle nanométrique, ou « lithographie », depuis un certain temps, mais c’était trop cher, trop lent, trop limité, pour être utile dans de nombreux contextes. Les chercheurs désespéraient souvent d’utiliser la technique en dehors d’utilisations très spécifiques, ou avec d’énormes subventions, et beaucoup ont fini par l’utiliser simplement pour écrire leur nom comme preuve de concept. Maintenant, les chercheurs de l’Université de Boston disent qu’ils ont porté la lithographie à l’échelle nanométrique à un nouveau niveau d’utilité, créant une machine qui peut établir des modèles auparavant impossibles à l’échelle atomique, et le faire sans tracas ni dépenses paralysantes.

La technique consiste à chauffer un matériau d’écriture dans le vide afin qu’il entre dans un état gazeux, et à utiliser un système d’obturation simple pour faire pleuvoir soigneusement les atomes sur une surface. Il est contrôlé par un système à deux plaques de plaques de polysilicium qui coulissent l’une par rapport à l’autre. L’un a un trou de 20 μm (micromètre), grand par rapport aux échelles qui intéressent les chercheurs, et l’autre un assortiment de trous d’épingle aussi petits que 50 nanomètres de diamètre. Lorsque le trou dans la plaque supérieure s’aligne avec un trou souhaité sur celui du bas, les atomes traversent et se déposent sur la surface en dessous. Quatre ressorts ultra-sensibles peuvent déplacer la plaque inférieure dans n’importe quelle direction souhaitée par les chercheurs.

Dans le passé, ce schéma aurait été soit impossible, soit coûteux.  Maintenant ce n'est ni l'un ni l'autre.

Dans le passé, ce schéma aurait été soit impossible, soit coûteux. Maintenant ce n’est ni l’un ni l’autre.

Cette technique permet une gamme d’applications qui étaient auparavant impossibles, notamment la création de boucles ou d’autres formes avec des trous; pour prouver les capacités de la machine, les chercheurs ont créé une série de huit, ou symboles de l’infini. Les solutions antérieures de ce type reposent sur des pochoirs à l’échelle nanométrique qui ne peuvent pas supporter de zones creuses à l’intérieur de la forme. Les chercheurs sont convaincus que leur machine peut déposer de manière fiable des atomes uniques, mais des expériences prouvant cette capacité sont encore à venir. L’avancée la plus importante, cependant, est le coût, qui est bien inférieur à celui des technologies précédentes. Le chef d’équipe David J. Bishop a déclaré qu’après avoir utilisé une plaque de fond pour des expériences, ils peuvent « aller en chercher une autre propre – pour un dollar ou deux ».

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C’est un énorme pas en avant par rapport à la norme actuelle de l’industrie, la photolithographie, qui consiste à utiliser la lumière pour essentiellement marquer une surface, puis à traiter la surface pour la ronger ou la construire uniquement aux endroits affectés par la lumière. (Voir: Voir double : TSMC adopte une nouvelle technique de lithographie pour pousser la loi de Moore à 20 nm.) Cela nécessite que la cible soit immergée dans un liquide, ainsi que toutes sortes d’étapes intermédiaires pour augmenter la résolution du faisceau, et cela devient prohibitif pour les plus petits nœuds de processus d’aujourd’hui (28, 22, 14 nm). Cette nouvelle technique est uniquement additive, mais réduit considérablement le temps et l’argent nécessaires pour établir des structures complexes à l’échelle nanométrique.

Les études à l’échelle atomique sont de plus en plus importantes, car nos puces informatiques approchent de cette échelle et nous apprenons que même les forces fondamentales semblent agir différemment là-bas. Il ne s’agit pas seulement de l’étrangeté souvent citée du monde quantique, car certaines propriétés du magnétisme et le domaine de plus en plus important de la supraconductivité semblent également fonctionner différemment. Comprendre exactement comment ces travaux différemment seront un élément clé de l’avancement continu des semi-conducteurs.

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Document de recherche: DOI : 10.1021/nl401699w – « Calligraphie atomique : l’écriture directe de structures à l’échelle nanométrique à l’aide d’un système microélectromécanique »

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