Conclusion et perspectives
Phénomènes quantiques dans les nanostructures

Ce dossier a tenté de faire découvrir un domaine complexe de la physique en s'attachant à décrire les phénomènes quantiques présents dans les nanostructures mécaniques et électriques (NEMS).

La conception de NEMS doit tenir compte des nouveaux phénomènes relatifs à la réduction de taille. Nous avons notamment touché du doigt des problématiques faisant appel à des notions couplées de mécanique, de nanoélectronique et de physique quantique. De manière générale, elle fait référence à un subtil mélange de physique quantique et de physique classique. La conception est donc très fortement dépendante de la théorie et des modèles associés ce qui n'est pas le cas dans le domaine des microsystèmes. L'appréhension et la compréhension des phénomènes théoriques ou effectivement observés ne sont pas naturels et demande un haut niveau d'abstraction.

Ainsi, les forces d'électrodynamiques quantiques jusqu'alors ignorées dans le domaine des microcomposants doivent être incluses dans la modélisation tant statique que dynamique des NEMS. Leurs effets, a priori pervers, peuvent néanmoins, pour certaines applications, être bénéfiques à condition d'adapter les concepts et les géométries des nanostructures.

Nous avons aussi présenté les phénomènes typiques de discrétisation de chaleur, de charge et de mouvement. Ces manifestations purement quantiques dues à la réduction drastique des tailles selon une ou plusieurs dimensions font aussi l'objet d'une recherche active. En électronique, il s'agit par exemple de trouver un éventuel remplaçant au transistor MOS par l'intermédiaire du transistor à un électron. Ce dernier est basé sur l'effet de discrétisation de charge et du principe de blocage de Coulomb qui lui est associé. Néanmoins, ce composant reste à ce jour un outil d'étude précieux des phénomènes physiques. De même, les NEMS, compteurs de phonons, sont des outils de recherche fondamentaux bien qu'ils puissent être déclinés en thermomètres ultrasensibles. La physique théorique semble avoir trouvé des outils qui permettent de confronter les modèles à la réalité.

Toutes ces activités laissent présager une avancée significative dans le domaine des capteurs et de l'électronique. Il est par exemple envisagé de coupler les non-linéarités de ceux-ci afin de s'approcher des fonctions hautement non linéaires...