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Des supramolécules pour stocker l'information

ActualitéClassé sous :physique

Les technologies de stockage de l'information de demain devraient s'appuyer sur des systèmes multistables qui peuvent être "commutés" de façon contrôlée entre deux états différents présentant une énergie libre comparable.

La multistabilité est présentée dans de nombreux états moléculaires ou supramoléculaires à travers une gamme de propriétés (conformations, états redox et de spin, forme et dimensionnalité) qui peuvent être influencées par des stimuli extérieurs.
A l'état solide toutefois, il est difficile d'amplifier les effets des commutations moléculaires sur les longueurs nécessaires au relais vers l'extérieur.

Une équipe mixte composée de chercheurs du Conseil National de la Recherche italien de Bologne et de l'université de Bologne d'une part et du département de chimie de université d'Edimbourg d'autre part, s'est attaquée à ce problème.
Les scientifiques ont eu recours à des extérieurs, ces macromolécules à la forme de collier de perles ou des macrocycles sont enfilés sur une chaîne polymère (cf. Actualités Scientifiques au Royaume Uni, décembre 2002, p.36).

Ces molécules sont "bistables" : elles peuvent basculer entre deux états énergiquement proches quand on fait tourner leurs macrocycles autour de la chaîne polymère.
Dans de précédentes publications, des chercheurs ont suggéré que l'architecture particulière des extérieurs pourrait être utilisée comme un composant commutable : ainsi, on pourrait utiliser le contrôle du mouvement à l'état solide pour stocker de l'information.

Les chercheurs ont déposé des films minces d'extérieurs (de 3 à 35 nanomètres d'épaisseur) sur des substrats de graphite et de mica. On peut observer ces films grâce a un microscope à force atomique (AFM) en mode contact : ils sont homogènes et stables pendant plusieurs mois.
Mais quand la force appliquée a la pointe dépasse 2 nano Newton, on observe une perturbation mécanique dont l'effet est localisé au niveau de la pointe.

Quand la pointe balaie plusieurs fois la surface de façon continue, une chaîne de points de largeur et de hauteur uniforme est créée. Cette transformation peut être interrompue ou relancée en éteignant ou en rallumant la perturbation.
Les chercheurs ont observé que la taille des points et la distance qui les sépare dépendaient de l'épaisseur de la couche mince : plus les couches sont fines, plus les points sont petits et denses.
Ils ont également noté que la transformation pouvait être créée sur une longue distance, même en présence de marches sur la surface.

Selon les chercheurs, la fabrication des points provient d'un processus de renucleation-recristallisation couplé, favorisé par la mobilité intercomposant élevée dans état solide : la pointe AFM fournit aux molécules l'énergie suffisante pour se réorganiser en noyaux le long de la ligne de balayage.
Les noyaux se forment avec une périodicité caractéristique puis ils croissent sous forme de points en incorporant les molécules mobiles.

Si le stockage d'information sur un point individuel crée par une pointe de balayage avait déjà été décrit, la technique exposée dans le journal Science permet de créer une multitude de points simultanément. Cela ouvre des perspectives sur un procédé lithographique fondé sur des sources de perturbation multiples, par exemple par un tampon. Les chercheurs espèrent également développer une méthode efficace de lecture des états.

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