De l'or en nanobarreau pour un stockage de l'information moins énergivore

Publié par Adrien le 30/03/2020 à 09:00
Source: CNRS INC
De nombreux phénomènes permettent de stocker des données au format binaire, comme les changements d'état magnétique dans les matériaux dits à transition de spin. Ces matériaux peuvent être facilement miniaturisés et obtenus sous forme de nanoparticules. Des chercheurs du CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français (EPST).) et de l'université de Bordeaux (Cette page est consacrée au PRES Université de Bordeaux. Pour les pages sur les universités, voir Université Bordeaux I, Université Bordeaux II, Université Bordeaux III,...) sont parvenus à en diminuer la consommation de l'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) lumineuse d'un facteur 100 000, grâce à la présence de nanobarreaux d'or. Détaillée dans la revue Advanced Functional Materials, leur méthode fonctionne avec des lasers de faible puissance (Le mot puissance est employé dans plusieurs domaines avec une signification particulière :).

Les informations peuvent être stockées sur tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) support capable de passer (Le genre Passer a été créé par le zoologiste français Mathurin Jacques Brisson (1723-1806) en 1760.) de manière contrôlée entre deux états stables, qui correspondent chacun au 0 et au 1 du système binaire (Le système binaire est un système de numération utilisant la base 2. On nomme couramment bit (de l'anglais binary digit, soit « chiffre binaire ») les chiffres de la numération...). On peut ainsi écrire sur des matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets.) à transition de spin (Le spin est une propriété quantique intrinsèque associée à chaque particule, qui est caractéristique de la nature de la...), qui présentent deux états magnétiques distincts. Miniaturisés en nanoparticules à effet mémoire (L'effet mémoire est un phénomène physico-chimique affectant les performances des accumulateurs électriques.), ces matériaux promettent un traitement des données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) sur un volume (Le volume, en sciences physiques ou mathématiques, est une grandeur qui mesure l'extension d'un objet ou d'une partie de l'espace.) bien plus réduit qu'avec un disque dur (Un disque dur est une mémoire de masse magnétique utilisée principalement dans les ordinateurs, mais également dans des baladeurs numériques, des caméscopes, des...). La commutation entre ces deux états peut être induite par la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet) à 780nm...), mais ces systèmes sont encore trop gourmands en énergie pour être popularisés. Grâce à des nanocomposites alliant un composé à transition de spin et des barreaux d'or nanométriques, des chercheurs de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for Theoretical Physics est un tel institut.) de chimie (La chimie est une science de la nature divisée en plusieurs spécialités, à l'instar de la physique et de la biologie avec lesquelles elle partage des espaces d'investigations communs ou proches.) de la matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide, l'état liquide,...) condensée de Bordeaux (ICMCB, CNRS/Université de Bordeaux) et du Laboratoire ondes et matière d'Aquitaine (LOMA, CNRS/Université de Bordeaux) ont réduit d'un facteur 100 000 la consommation énergétique d'une de ces architectures (Architectures est une série documentaire proposée par Frédéric Campain et Richard Copans, diffusé sur Arte depuis 1995.).

Le matériau (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets. C'est donc une matière de base sélectionnée en raison de...) à transition de spin utilisé dans ces travaux, un polymère contenant des ions Fe2+, change d'état magnétique selon un chauffage (Le chauffage est l'action de transmettre de l'énergie thermique à un objet, un matériau.) par irradiation (En physique nucléaire, l'irradiation désigne l'action d'exposer (volontairement ou accidentellement) un organisme, une substance, d'un corps à un flux de rayonnements ionisants : rayons alpha,...) laser (Un laser est un appareil émettant de la lumière (rayonnement électromagnétique) amplifiée par émission stimulée. Le...). Dans les nanocomposites obtenus, les nanobarreaux d'or fonctionnent comme de minuscules radiateurs qui amplifient la chaleur (Dans le langage courant, les mots chaleur et température ont souvent un sens équivalent : Quelle chaleur !) pour faciliter la modification de l'état magnétique du matériau. Aux échelles nanométriques, les surfaces d'or se couvrent en effet d'un nuage (Un nuage est une grande quantité de gouttelettes d’eau (ou de cristaux de glace) en suspension dans l’atmosphère....) d'électrons qui oscille à des fréquences proches de celle de la lumière visible (La lumière visible, appelée aussi spectre visible ou spectre optique est la partie du spectre électromagnétique qui est visible pour l'œil humain.). Illuminés à la bonne longueur (La longueur d’un objet est la distance entre ses deux extrémités les plus éloignées. Lorsque l’objet est filiforme ou en forme de lacet, sa...) d'onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible de propriétés physiques locales. Elle transporte de l'énergie sans transporter de matière.), les électrons de ces nanobarreaux s'excitent et produisent un échauffement de plusieurs dizaines de degrés Celsius. La photo-inscription d'information fonctionne alors avec des diodes laser standards, à peine plus puissantes qu'un pointeur que l'on trouve dans le commerce, réduisant ainsi drastiquement les coûts. Les chercheurs travaillent à présent à l'amélioration de ces matériaux, pour développer des applications fiables de mémoire (D'une manière générale, la mémoire est le stockage de l'information. C'est aussi le souvenir d'une information.).


Image de microscopie électronique des nanocomposites synthétisés et principe de la photo-inscription.
© Palluel et al.

Référence:
Marlène Palluel, Ngoc Minh Tran, Nathalie Daro, Sonia Buffière, Stéphane Mornet, Éric Freysz et Guillaume (Guillaume est un prénom masculin d'origine germanique. Le nom vient de Wille, volonté et Helm, heaume, casque, protection.) Chastanet.
The Interplay between Surface Plasmon Resonance and Switching Properties in Gold@Spin Crossover (CrossOver (CrossOver Office jusqu'à la version 6.0) est un programme commercial et propriétaire développé par CodeWeavers, permettant d'exécuter de nombreuses applications et plugins...) Nanocomposites.
Advanced Functional Materials, Wiley, 2020, pp.2000447.
DOI: 10.1002/adfm.202000447
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