Combler l'écart entre l'électronique traditionnelle et moléculaire
La micro-électronique conventionnelle, à base de silicium, a fait l'objet d'une miniaturisation constante au cours des dernières décennies, favorisant un gain de vitesse et de puissance. La miniaturisation approche de ses limites. C’est pourquoi les chercheurs tentent de nouvelles percées. Les composants électroniques composés d'éléments moléculaires pourraient venir à bout des problèmes liés à la miniaturisation des systèmes traditionnels à base de silicium. Dans ce type d’appareil, des molécules remplacent les fils, les résistances et les transistors. Les recherches dans ce domaine sont toutefois fragmentées. Pour résoudre ce problème, le projet MEKIMI financé par l’UE a mis en place une nouvelle méthode de conception des dispositifs moléculaires, nanocircuits et nano-expériences à même de combler l’écart entre la micro-électronique et l'électronique moléculaire dans un futur proche. Les chercheurs se sont concentrés sur un appareil électronique moléculaire particulier, le fil moléculaire d’automate cellulaire quantique (MQCAW pour « molecular quantum-dot cellular automata wire » en anglais), pouvant être utilisé comme précurseur d’autres systèmes moléculaires. Ils ont étudié la molécule de bis-ferrocène en vue d’analyser son potentiel pour les électrons à transmission rapide, une propriété essentielle en électronique moléculaire, à l’aide de simulations ab initio. Les résultats ont prouvé que la molécule pouvait diffuser des informations nano-informatiques, faisant ainsi état d’une grande mobilité en cas d'oxydation et d’un bon comportement en présence d’un signal d’horloge. L'équipe a examiné de près le comportement du bis-ferrocène déposé sur un substrat d’or véritable. Les résultats sont essentiels pour obtenir les contraintes liées à la qualité de la surface lors de la fabrication des composants de MQCAW. Des simulations ont été effectuées pour les sous-systèmes MQCAW afin de comprendre les structures qui pourraient influencer les capacités de la molécule en termes d’inscription et/ou de synchronisation. D’autres recherches ont porté sur la mise au point d’une méthode de fabrication des électrodes abritant la molécule et forçant le champ d’entrée, et d’une horloge multi-phases externe. Les chercheurs ont conçu une technique totalement nouvelle pour la fabrication de nanofils permettant de venir à bout de la limite actuelle des méthodes de fabrication modernes. La structure de test réalisée se veut un élément fondamental pour d’autres structures MQCAW plus complexes et pour tout appareil moléculaire exigeant des électrodes très étroites. Pour la première fois, la combinaison de plusieurs outils de simulation pour l’étude des assemblages moléculaires autonomes et le rapport entre le comportement moléculaire et les électrodes de contrôle influencera la manière dont le MQCAW et les autres structures moléculaires seront analysés. La modélisation globale des ensembles MQCAW repousse les limites de la simulation en électronique moléculaire.
Mots‑clés
Electronique moléculaire, micro-électronique, MEKIMI, fil moléculaire d’automate cellulaire quantique, nano-informatique
