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Rendre les ordinateurs et les smartphones plus efficaces sur le plan énergétique grâce à de nouvelles mini-structures

Des chercheurs financés par l’UE développent des matériaux nanocomposites et des circuits nanoélectroniques pour améliorer la performance énergétique, thermique et de calcul.

Économie numérique

Grâce à de meilleures propriétés comme une meilleure résistance, un poids plus léger, une meilleure conductivité électrique et une meilleure réactivité chimique, les nanomatériaux (NM) sont largement utilisés dans des domaines comme les TIC, l’énergie et la médecine. Par exemple, les nanotubes, les nanotiges et les nanofils de taille, structure et composition chimique différentes ont été synthétisés avec succès pour diverses applications dans des dispositifs mécaniques, électromécaniques, électriques et optoélectroniques. Définis comme des matériaux ayant au moins une dimension externe mesurant entre 1 nm et 100 nm, ou dotés de structures internes de 100 nm ou moins, les NM jouent un rôle crucial dans les téléphones portables, les puces informatiques, les batteries, les appareils autonomes et la robotique de prochaine génération. C’est pourquoi il est important de savoir quel ensemble de propriétés structurelles et électriques de ces matériaux offre la meilleure performance pour une application donnée. Les scientifiques et les ingénieurs se concentrent de plus en plus sur le développement de NM à haute efficacité énergétique. Mais plus les NM deviennent fins, plus il leur est difficile de gérer la chaleur générée durant le traitement des informations. Le projet ENGIMA, financé par l’UE, s’est attaché à résoudre ces problèmes. Il a été mis en place pour examiner «les relations structure-propriété des matériaux nanostructurés multifonctionnels élaborés», comme indiqué sur le site web du projet. «Il [ENGIMA] se concentre sur la manière de redistribuer efficacement l’électricité à des échelles minuscules, exploitant les avancées de la nanotechnologie qui ouvrent la voie à de nouvelles possibilités et applications que l’on croyait impossibles il y a encore quelques années», selon un article publié sur le site web de la Commission européenne. Comme mentionné dans cet article, les chercheurs impliqués dans le projet «ont développé un “condensateur négatif” statique permanent, un dispositif considéré utopique il y a environ une décennie. Les concepts précédemment proposés pour des condensateurs négatifs fonctionnaient de manière temporaire et éphémère, mais le condensateur négatif développé par ENGIMA est le premier à fonctionner comme un dispositif réversible à état stable». La capacité électrique fait référence à une mesure de la quantité d’énergie électrique potentielle emmagasinée ou séparée pour un potentiel électrique donné. Le même article poursuit: «L’approche proposée exploite les propriétés des matériaux ferroélectriques, qui ont une polarisation spontanée pouvant être inversée par un champ électrique externe. Augmenter la charge sur le condensateur positif augmente la tension. L’inverse survient avec le condensateur négatif: sa tension baisse à mesure que la charge augmente.» La combinaison des deux condensateurs «permet de distribuer l’électricité aux parties du circuit nécessitant une tension plus élevée alors que l’ensemble du circuit fonctionne à une tension moindre». Il s’agit d’une avancée essentielle car elle permet de lutter contre les problèmes de surchauffe qui affectent la performance des circuits informatiques conventionnels. «S’appuyant sur cette recherche, nous développons une plateforme pratique qui permettra de mettre en œuvre des dispositifs à très faible consommation électrique pour le traitement des informations», déclare Igor Lukyanchuk, chercheur principal d’ENGIMA. Améliorer la performance des processeurs permettra de rendre les smartphones et d’autres systèmes électroniques plus efficaces sur le plan énergétique. Le projet ENGIMA (Engineering of Nanostructures with Giant Magneto-Piezoelectric and Multicaloric Functionalities), qui devrait se terminer fin 2021, aidera également les scientifiques à concevoir de nouvelles nanostructures pour de futurs matériaux photovoltaïques. «Les résultats découlant d’ENGIMA promettent d’ouvrir de nouvelles opportunités et possibilités considérables pour les industries de la haute technologie, en particulier en abordant les problèmes actuels de consommation et d’exploitation de l’énergie, avec des applications dans de nombreux domaines», précise l’article de la Commission européenne. Pour plus d’informations, veuillez consulter: site web du projet ENGIMA

Pays

France