Moins c’est plus : une couche d’atome simple recèle de nouvelles propriétés

Publié le mardi 12 mai 2015

OTTAWA, le 11 mai 2015 — Souvent, nous sous-estimons l’énergie requise pour alimenter les outils et la technologie utilisés dans notre vie de tous les jours – par exemple, une recherche de 10 minutes dans Google consomme l’énergie nécessaire pour faire bouillir une tasse d’eau. Le monde est toujours à la recherche de façons de rendre la technologie plus propre, moins encombrante et plus écologique. Aujourd’hui, les chercheurs de l’Université d’Ottawa, du Conseil national de recherches Canada, de University at Buffalo et de l’Université de Crète semblent avoir atteint ce but. C’est en étudiant une couche d’atome simple, isolée à l’aide de sulfure de tungstène – l’un des matériaux les plus lubrifiants connus de la science – qu’ils ont découvert que les propriétés des électrons d’une couche d’atome simple changent radicalement, ce qui permet de croire qu’il sera possible de créer de nouvelles technologies courantes qui réduiront considérablement la consommation d’énergie.

La capacité de fabriquer des matériaux à l’échelle nanométrique a été à l’origine d’une révolution dans le domaine des technologies de l’information – pensons seulement aux téléphones intelligents d’aujourd’hui qui ont la capacité des super ordinateurs d’il y a quelques années. « La capacité de fabriquer des transistors et des lasers à l’aide de matériaux n’ayant qu’une seule couche atomique d’épaisseur ouvre un monde de possibilités nouvelles dans la création de matériel technologique plus petit et plus efficace. « Qu’y a-t-il de plus mince qu’une couche d’atome simple? » demande le professeur Pawel Hawrylak, titulaire de laChaire de recherche en théorie quantique des matériauxde l’Université d’Ottawa.

Le confinement des électrons à une couche d’atome simple qui peut servir à la fois dans un transistor et dans un laser devrait donner lieu à une réduction de la consommation d’énergie. À l’avenir, il pourrait y avoir des ordinateurs non seulement extrêmement puissants, mais aussi beaucoup plus petits, et mieux encore, plus respectueux de l’environnement.

En étudiant une couche d’atome simple, les chercheurs ont constaté que les propriétés des électrons dans cette couche changeaient radicalement : elle devenait l’hôte d’un nouvel état de matière. Cette nouvelle propriété change la manière dont la couche atomique interagit avec la lumière, en faisant une conversion naturelle dans une polarisation circulaire donnée plutôt qu’une polarisation aléatoire, ce qui la rend ainsi utile, par exemple, dans des opérations de cryptage.

« C’est là un exemple d’une activité mondiale à très grande échelle qui se penche sur des problèmes sociétaux » déclare Athos Petrou, professeur distingué de l’University at Buffalo. « En fabriquant à dessein les matériaux utilisés dans ces technologies, nous découvrons de nouveaux phénomènes qui ouvrent des perspectives et des possibilités nouvelles qu’on ne trouve pas dans le monde naturel. »

L’article est publié dans la revue Nature Nanotechnology (anglais seulement).

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