La révolution électronique commence : elle pourrait devenir mille fois plus rapide

Des chercheurs ont réussi à contrôler la conductivité électrique d'un matériau quantique appelé 1T-TaS₂ en le chauffant et en le refroidissant, selon une étude publiée le 27 juin dans la revue Nature Physics. Ce matériau pourrait remplacer les composants traditionnels en silicium, permettant ainsi à l'électronique de fonctionner beaucoup plus rapidement et efficacement.

IL PEUT MODIFIER LES PROPRIÉTÉS ISOLANTES DU CONDUCTEUR

L’équipe de recherche a démontré que le matériau 1T-TaS₂ peut modifier sa conductivité électrique ou ses propriétés isolantes en fonction des changements de température.

Cette découverte est considérée comme une étape révolutionnaire pour les appareils électroniques, car de tels matériaux pourraient créer des versions beaucoup plus rapides et plus compactes des composants en silicium existants.

« Ce matériau pourrait multiplier par 1 000 la quantité d'informations qu'il peut traiter par seconde. Actuellement, les processeurs fonctionnent à des vitesses de l'ordre du gigahertz, et cette technologie nous permettra d'atteindre des vitesses de l'ordre du térahertz », a déclaré Alberto de la Torre, physicien des matériaux à l'Université Northeastern, qui a dirigé la recherche.

NOM DE LA MÉTHODE : REFROIDISSEMENT THERMIQUE

Cette nouvelle méthode est connue sous le nom de « refroidissement thermique ». Cette technique consiste à exposer un matériau à la lumière, ce qui augmente sa température et lui confère une conductivité métallique.

Jusqu'à présent, cette propriété n'était obtenue qu'à très basse température et pendant de très courtes périodes. Cependant, cette nouvelle recherche a montré que le 1T-TaS₂ peut conserver ces propriétés à des températures aussi basses que -73 °C, soit 250 °C de plus que lors des expériences précédentes. De plus, cet état conducteur peut être maintenu pendant des mois après l'extinction de la source lumineuse du matériau et la baisse de température.

Ce développement est similaire au principe de fonctionnement des transistors, qui sont des dispositifs semi-conducteurs qui contrôlent le flux d’électricité dans la plupart des appareils électroniques actuels.

L’un des facteurs clés du déclin des ordinateurs modernes, qui autrefois occupaient une pièce entière et qui sont devenus des machines suffisamment petites pour tenir dans nos poches, a été la miniaturisation continue des transistors.

Aujourd’hui, grâce aux matériaux quantiques, ce principe est poussé encore plus loin, visant à rendre les appareils électroniques plus rapides et plus petits.

Gregory Fiete, physicien théoricien de l'Université Northeastern, a expliqué l'importance de ce développement : « Notre objectif est d'atteindre le plus haut niveau de contrôle sur les propriétés des matériaux. Ces types de matériaux peuvent être traités très rapidement et avec des résultats très précis. Ils sont donc parfaitement adaptés à une utilisation dans des appareils. »

TRÈS PETIT TRÈS EFFICACE

Fiete a souligné que les matériaux quantiques pourraient surmonter les limites physiques des technologies traditionnelles du silicium. Les semi-conducteurs en silicium contiennent des composants logiques très denses, ce qui crée des limites physiques. Cependant, les matériaux quantiques combinent ces deux propriétés – la transition de conducteur à isolant – en un seul matériau, offrant une solution beaucoup plus compacte et plus efficace.

La technique de refroidissement thermique a le potentiel d'augmenter la vitesse des ordinateurs, car elle contrôle la conductivité grâce à la lumière. « C'est un problème courant pour de nombreux utilisateurs d'ordinateurs : nous voulons un appareil qui se charge plus vite », explique Fiete. « Rien n'est plus rapide que la lumière, et nous contrôlons les propriétés des matériaux grâce à la lumière, à la vitesse la plus rapide permise par la physique. »

Cette nouvelle invention pourrait révolutionner l'avenir de l'électronique. Les ingénieurs pourront désormais contrôler instantanément les propriétés des matériaux. « Si nous voulons améliorer considérablement les vitesses de stockage et de traitement de l'information », a déclaré Fiete, « un nouveau paradigme est nécessaire. Cette étude illustre parfaitement cette innovation. »