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Exploits dans le nanomonde

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Bouillonnante, l'actualité des nanotechnologies apporte régulièrement son lot de nouveautés. Au menu actuel : des origamis moléculaires et des circuits électroniques autour de nanotubes de carbone.

Du haut de ces deux nanomètres d'épaisseur, les nanotechnologies vous sourient…

Juché sur un tube de carbone monofeuillet de quelques dizaines de nanomètres d'épaisseur, le circuit ne mesure que 18 microns de longueur. Il comprend cinq transistors et sa fonction reste modeste : c'est un simple oscillateur. Sa fréquence de 50 MHz nous ramène à celle des processeurs du début des années 1990.

Sur ce schéma d'une réalisation de l'équipe, un nanotube de carbone fait office de porte électronique, à la manière d'un transistor.

Pourtant, la victoire est belle et vient d'être annoncée dans la revue Science (1) par leurs auteurs, une équipe menée par Joerg Appenzeller, d'IBM, en collaboration avec des chercheurs des universités de New York et de Floride. Ce nouveau circuit bat tous les records du genre, avec une fréquence 100.000 supérieure à celle obtenue jusqu'ici avec des circuits montés sur de tels nanotubes. Quant à sa fonction de simple oscillateur, elle se révèle fort utile, permettant "de caractériser les propriétés des transistors comme le compteur de vitesse d'une voiture" explique Joerg Appenzeller à BBC News.

Cet extraordinaire origami moléculaire (mais en fausses couleurs) est réalisé uniquement à l'aide de molécules d'ADN pliées.

Des puces dopées aux nanotubes

L'enjeu est important : pour réduire la consommation et la taille des circuits électroniques, des structures en nanotubes de carbone semblent une voie prometteuse, explorée depuis plusieurs années. Elle permettraient de dépasser les limites prévisibles de la technique actuelle de fabrication des circuits en silicium. Pour les chercheurs de l'équipe, il sera bientôt possible de construire des puces mixtes, comprenant des circuits classiques au silicium et d'autres, miniatures, basés sur des structures en carbone.

Comment dessiner avec de l'ADN

Paul Rothemund, lui, s'amuse. Ce jeune chercheur du Caltech, l'institut californien de technologie, vient de publier dans la revue Nature (2) un étonnant catalogue de petits dessins, réalisés à l'aide... de pliages de molécules d'ADN. Récupérées sur un virus ("parce que c'est de l'ADN peu coûteux et facile à obtenir sous forme pure" explique le scientifique), ces longues chaînes sont dépliées puis savamment recollées brins à brins. Les chaînes s'apparient entre elles de manière naturelle, par liaisons chimiques entre leurs bases, ces éléments qui assurent l'appariement des deux brins de l'ADN dans la molécule en double hélice. Un logiciel spécialement mis au point lui facilite la tâche pour déterminer où réaliser les attaches entre brins afin d'obtenir la forme souhaitée et composer ce qu'il appelle lui-même des origamis.

Si vous souhaitez l'imiter, passez sur son site et téléchargez sa méthode, détaillée dans un document PDF. Vous n'aurez plus qu'à trouver de l'ADN. Pensez également à vous procurer un puissant microscopeeffet tunnel ou à force atomique), indispensable pour visualiser ce genre de créations, larges d'une centaine de nanomètres (ou millionièmes de millimètre) et épais de deux nanomètres.

L'espoir de structures complexes

Ces travaux sont bien plus qu'une jolie démonstration. Ils illustrent une méthode nouvelle de construction de structures atomiques ou moléculaires : l'auto-assemblage. Jusqu'ici, en effet, il n'avait été possible de créer ce genre d'objets qu'en déplaçant des atomes sur une surface à l'aide d'un microscope à effet tunnel ou à force atomique (employé à l'envers en quelque sorte). Mais cette méthode est laborieuse et les formes réalisées ainsi sont toujours restées très simples. Voilà pourquoi les motifs fantaisistes et complexes de Paul Rothemund intéressent beaucoup le petit monde des nanotechnologies...

(1) "An Integrated Logic Circuit Assembled on a Single Carbon Nanotube" - Zhihong Chen, Joerg Appenzeller, Yu-Ming Lin, Jennifer Sippel-Oakley, Andrew G. Rinzler, Jinyao Tang, Shalom J. Wind, Paul M. Solomon, and Phaedon Avouris - Science 24 March 2006 311: 1735 DOI: 10.1126/science.1122797
(2) "Folding DNA to create nanoscale shapes and patterns" - Paul Rothemund - Nature 440 (7082), 297-302 (16 Mar 2006)

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