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Des scientifiques créent un stockage de données nanoscopiques à l’aide de « papier » de graphène et d’« encre » d’électrons

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En utilisant du « papier » graphène et de l' »encre » électronique, des scientifiques danois et chinois ont créé l’une des plus petites méthodes de stockage de données jamais conçues. Sur la photo ci-dessus, capturée par un microscope électronique à transmission à balayage (STEM), l’épaisseur des lignes – le taille de police si vous voulez – n’est que de 2 à 3 nm, soit environ 50 000 fois plus fin qu’un cheveu humain. Cette technique pourrait éventuellement être utilisée comme moyen de stockage de données à l’échelle nanométrique (pouvez-vous imaginer stocker toute la Bibliothèque du Congrès sur un seul gramme de graphène ?) Ou pour créer des circuits informatiques à base de graphène.

Comme vous le savez probablement maintenant, graphène se forme naturellement en feuillets d’un seul atome d’épaisseur. Le gaphène, du fait qu’il est construit à partir d’atomes de carbone, qui sont plutôt petits, est le matériau connu le plus mince au monde. Interagir avec un matériau en feuille qui n’a qu’un atome d’épaisseur est cependant plutôt difficile; ou, en termes d’écriture, il est difficile de trouver une « encre » appropriée. Vous pouvez utiliser l’auto-assemblage (ascendant), qui utilise des facteurs externes pour contrôler exactement où le graphène se développe, mais il est très difficile de le faire de manière répétée à l’échelle atomique sans erreurs. L’autre option est la lithographie (de haut en bas), où vous commencez avec une feuille de graphène et brûlez/gravez les pièces dont vous n’avez pas besoin – mais pour ce faire, vous devez concentrer une source d’énergie, et il y en a lois embêtantes de la physique qui vous gênent lorsque vous vous approchez des échelles atomiques. (Voir: L’aérogel de graphène est sept fois plus léger que l’air, peut s’équilibrer sur un brin d’herbe.)

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Schéma illustrant le dessin sur papier graphène à l'encre électronique

La solution, selon des chercheurs de l’Université technique du Danemark à Roskilde et de l’Université Tsinghua à Pékin, consiste à combiner les approches descendante et ascendante. Pour ce faire, les chercheurs envoient d’abord des électrons à haute énergie (300 kiloélectrons volts) sur une feuille de graphène à l’aide d’un microscope électronique à transmission à balayage (STEM), dont la pointe ne mesure qu’un nanomètre de diamètre. Ces électrons ont suffisamment d’énergie pour rompre les liaisons carbone-carbone, en dégageant des atomes de carbone et en laissant des liaisons pendantes. Ces atomes de carbone lâches se rejoignent ensuite de manière désordonnée, créant une région de carbone amorphe qui semble très différente du graphène environnant. En dessinant des lignes, des lettres et des formes avec le STEM, les chercheurs laissent derrière eux une traînée de carbone amorphe – c’est ce que vous voyez sur l’image en haut de l’histoire.

Selon les chercheurs, cette technique offre à la fois une haute résolution et une bonne contrôlabilité/répétabilité, ce qui pourrait conduire à l’utilisation de l’écriture à l’échelle nanométrique dans le stockage de données nanoscopiques et l’électronique. Le gros problème, bien sûr, est qu’un STEM est un équipement de la taille d’une pièce – et, du moins pour le moment, il est peu probable que nous inventions un petit appareil bon marché qui apporte du papier graphène et de l’encre électronique à la masse. marché. C’est pourquoi le disque dur est toujours au premier rang en matière de stockage de masse : les grains magnétiques sur un plateau de disque dur peuvent mesurer 50 nm de diamètre, plutôt que les 2 nm de papier et d’encre graphène, mais un disque dur effectue des millions de lectures/ opérations d’écriture par minute – et c’est plus petit qu’un jeu de cartes. Il faudra beaucoup de temps avant que quelque chose ne vienne près de supplanter le disque dur.

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Document de recherche: DOI : 10.1088/0957-4484/24/27/275301 – « Écriture directe sur du ‘papier’ graphène en manipulant des électrons comme ‘encre invisible' ». [Free PDF for 30 days]

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