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Les scientifiques utilisent l’ADN pour façonner le graphène dans le transistor du futur – High-teK.ca

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De plus en plus, on prédit que les ordinateurs quantiques seront le prochain grand saut en puissance de calcul – mais en réalité, ils sont plus susceptibles d’être le prochain Suivant grand saut. À l’heure actuelle, nous devons adapter les puces quantiques expérimentales à leur processus mathématique d’intérêt particulier, littéralement les construire pour résoudre un problème spécifique ; les solutions de silicium d’aujourd’hui atteindront le sommet de leur potentiel bien avant que nous puissions acheter le nouveau processeur quantique plug-and-play d’Intel ou d’AMD. Nous avons besoin de quelque chose qui puisse continuer à fournir une puissance de calcul croissante entre le pic du silicium et le grand début du quantique. Une solution possible est le graphène, un matériau qui pourrait augmenter considérablement les performances des ordinateurs sans bouleverser les fondements de l’ingénierie informatique.

Loin du bourbier conceptuel du monde quantique, la mécanique des processeurs au graphène est assez familière à la génération silicium. Des dispositifs expérimentaux au graphène ont déjà été cadencé à des centaines de gigahertzet des solutions de contournement existent pour l’absence gênante de bande interdite du matériau pour la commutation marche-arrêt. Le principal problème avec les processeurs de graphène à ce stade est en fait fabrication eux, en travaillant avec les caractéristiques incroyablement petites qui donnent au graphène ses propriétés miracles. Il n’est pas facile de faire un ruban de quelques dizaines d’atomes de large, d’un seul atome d’épaisseur et avec une structure en nid d’abeille parfaitement uniforme. Malgré plusieurs années de recherche intense, il n’y a encore que des solutions provisoires sur la table.

Ce modèle de transistor au graphène empilé verticalement est génial - mais inutile si nous ne pouvons pas le fabriquer rapidement et à moindre coût.

Ce modèle de transistor au graphène empilé verticalement est excellent, mais inutile si nous ne pouvons pas le fabriquer rapidement et à moindre coût.

Cette semaine, des scientifiques de l’Université de Stanford détaillé une nouvelle façon de produire des rubans de graphène, et à partir d’eux des transistors en graphène. La technique utilisait l’ADN pour fournir un échafaudage pour la synthèse du graphène, et quelques astuces chimiques astucieuses pour fournir les atomes de carbone qui composent le produit final.

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Le système de liaison et d’organisation simple à quatre bases de l’ADN permet aux scientifiques de créer rapidement et avec précision leur modèle de graphène de base. Ils ont plongé un plateau de silicium dans une solution riche en leurs brins d’ADN modifiés, puis ont « peigné » les brins avec des outils moléculaires pour les étirer de manière droite et uniforme. Le motif est devenu un précurseur physique pratique du graphène, et le traitement avec une solution de sel de cuivre a également transformé l’ADN en un précurseur chimique utile.

Le graphène est l’une des substances carbonées les plus pures possibles, là-haut avec le diamant en termes d’homogénéité. Lorsqu’elle est chauffée et exposée au méthane d’hydrocarbure simple, la double hélice d’ADN traitée au cuivre peut donner certains de ses atomes de carbone pour créer cette structure en nid d’abeilles en carbone pur. Cette nouvelle technique en est encore à ses balbutiements, créant des rubans défectueux qui ne peuvent être qualifiés que de « graphitiques » en raison de petites régions groupées qui défient la perfection uniforme du graphène.

Pourtant, les produits étaient suffisamment purs pour permettre la création de véritables transistors au graphène. Les transistors en graphène ont le potentiel d’être beaucoup plus réduits que leurs concurrents à base de silicium et peuvent signaler beaucoup plus rapidement, tout en consommant moins d’énergie. Ce sont les trois exigences de base pour améliorer la technologie des puces : obtenir plus de transistors plus rapides dans un espace existant sans utiliser d’énergie supplémentaire. La création fiable (et peu coûteuse) d’une puce de haute qualité composée d’unités de graphène étroitement emballées est un objectif majeur de l’ingénierie informatique aujourd’hui.

Le graphène, comme des choses hexagonales en métal

Même un léger écart par rapport à cette structure peut ruiner les propriétés les plus importantes et les plus utiles du graphène.

Les chercheurs notent que cette technique est facilement évolutive et prête à être adaptée aux techniques de fabrication à grande échelle qui pourraient voir un processeur de graphène théorique dans la gamme de prix grand public. Mis à part la formation réelle de graphène sur cet échafaudage, toutes les techniques de laboratoire utilisées ici sont bien rodées ; Tremper des plateaux et apprivoiser des brins d’ADN sauvages est un vieux chapeau pour de nombreux domaines scientifiques, bien que l’industrie manufacturière puisse prendre un certain temps pour s’adapter à la nature fragile de l’ADN.

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Les projections récentes ont marqué cette décennie comme probablement la fin de la loi de Moore, citant le fait que nous ne pouvons pas simplement continuer à écraser de plus en plus de silicium conventionnel dans un espace de plus en plus petit. À moins que nous ne voulions arrêter complètement le rythme de progrès historiquement sans précédent dont nous avons bénéficié au cours des cinquante dernières années environ, nous aurons besoin d’une solution plus proche que l’ordinateur quantique. Une micropuce de graphène pourrait fournir cela, augmentant les performances sans renverser les paradigmes, prenant en charge nos exigences de calcul croissantes tout en continuant à travailler dans le langage familier des uns et des zéros.

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