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Des transistors en diamant adaptés aux milieux extrêmes

ActualitéClassé sous :technologie , physique , nanodiamant

Les ordinateurs des avions de combat et des robots ont besoin d'être durcis pour opérer dans des milieux où règnent des radiations. Un groupe de chercheurs de l'université Vanderbilt développe depuis des années une électronique adaptée avec des nanodiamants. Avec ce minéral, ils savent désormais faire transistors et portes logiques.

Une vue au microscope électronique d'un transistor en nanodiamant. © Davidson Lab

Essayez de faire fonctionner des composants électroniques au silicium d'une sonde sur Vénus, ou d'un robot dans le réacteur de Fukushima, pendant plusieurs heures et il apparaîtra rapidement que c'est impossible. Moins pacifiquement, pour qui fait opérer des avions de combat ou des fantassins bourrés d'électronique au plus près d'une explosion nucléaire, il apparaît vite, là aussi, des problèmes.

Ceci est bien connu des militaires qui développent depuis des décennies une électronique durcie capable de résister aux rayonnements ionisants ou autres impulsions électromagnétiques intenses. Cette électronique durcie est aussi nécessaire au bon fonctionnement des sondes spatiales, qui peuvent être soumis à de forts rayonnements durant les tempêtes solaires. Ainsi, les sondes New Horizons et Deep Impact, et même les rovers martiens Spirit et Opportunity, utilisent des systèmes radiodurcis.

On comprend tout l'intérêt des travaux menés depuis des années par Jimmy Davidson à l'université Vanderbilt concernant des composants électroniques avec des nanodiamants. Bien plus résistants aux radiations ionisantes, ils peuvent fonctionner à des températures de plusieurs centaines de degrés au-dessus et au-dessous de 0 °C.

Une vue au microscope électronique à balayage d'une partie d'un transistor en nanodiamant déposé sur un substrat isolant en dioxyde de silicium. © Davidson Lab

Les chercheurs ont mis au point une technique permettant de déposer des films de nanodiamant à partir de vapeurs d'hydrogène et de méthane. Des composants électroniques peuvent ainsi être générés à des coûts dérisoires et moins d'un carat de diamant se retrouve sous la forme d'un milliard de ces composants.

Des circuits pour opérer dans les réacteurs nucléaires

Davidson était déjà parvenu à faire des transistors avec des nanodiamants. Mais aujourd'hui, avec son étudiant en thèse Nikkon Ghosh et son collègue Weng Poo Kang, ils annoncent avoir fabriqué des portes logiques avec ces dispositifs à films de diamant. Il y a donc toute une nouvelle électronique en gestation qui devrait permettre d'obtenir des circuits capables d'opérer dans l'espace et dans des régions hautement radioactives.

C'est bien ce pense Davidson lorsqu'il déclare : « Quand j'ai pris connaissance des problèmes à la centrale de Fukushima après le tsunami japonais, j'ai réalisé que les circuits en nanodiamants seraient parfaits pour les systèmes de sécurité électroniques dans les réacteurs nucléaires. Ils ne seraient pas affectés par les niveaux de radiation élevés ou les températures élevées créées par les explosions ».

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