Bibliographie & annexes
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RÉSUMÉ
Les picotechnologies sont un ensemble de savoir-faire et de techniques qui permettent de construire des machines avec le nombre d'atomes nécessaires à leur fonctionnement, c'est-à-dire avec une précision picométrique. À ce jour, ces outils sont encore au stade de l’émergence dans certains laboratoires de recherche et uniquement chez quelques constructeurs d'instruments scientifiques. Au-delà des techniques de fabrication atome par atome, molécule par molécule, ainsi que les moyens de caractérisation, la picotechnologie regroupe également la nano-communication et le nano-packaging, qui permettent d’exploiter les ressources physiques présentes dans un seul agrégat d'atomes, ou molécule ou macromolécule. Les molécules-machines individuelles élaborées se montrent actives dans un grand nombre de milieux différents, surface, espace ou à intérieur d'une cellule vivante.
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Picotechnologies are a set of know-how and techniques which allow for designing machines with the number of atoms required for their functioning, namely with picometric precision. To date, these tools are still at the emergent stage in certain research laboratories and are only used by a few scientific instrument manufacturers. Beyond the atom-by-atom, molecule-by-molecule fabrication technique and the characterization means, the picotechnology also encompasses nano-communication and nano-packaging, which allow for exploiting the physical resources present in a single aggregate of atoms, molecules or macromolecules. The developed individual machine molecules have proven to be active in a large amount of various media, surfaces, spaces or inside a living cell.
Auteur(s)
INTRODUCTION
Quel est le nombre minimal d'atomes nécessaires à la construction d'un calculateur, d'une machine mécanique, d'une mémoire, d'un instrument de mesure ou d'un transmetteur ? Les picotechnologies (pico = 10–12), ou technologies pour l'échelle atomique, désignent un ensemble de savoir-faire et de techniques en émergence dans certains laboratoires de recherche et chez quelques constructeurs d'instruments scientifiques qui vont permettre de construire des machines avec juste le nombre d'atomes nécessaires à leur fonctionnement, c'est-à-dire avec une précision picométrique.
La picotechnologie regroupe les outils de fabrication atome par atome, molécule par molécule, les moyens de caractérisation ultime, puis la nano-communication et le nano-packaging, nécessaires pour exploiter les ressources physiques présentes dans un seul agrégat d'atomes, dans une seule molécule ou macromolécule afin de réaliser des molécules-machines individuelles actives dans un grand nombre de milieux différents : sur une surface, dans l'espace ou à l'intérieur d'une cellule vivante.
En paraphrasant une expression bien connue, il reste beaucoup de place en dessous du nanomètre. Les picotechnologies se proposent d'explorer cet espace.
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Enjeux et attentes5. Interconnexion électronique
Le but est de développer les moyens techniques pour échanger de l'information et/ou de l'énergie entre un appareillage macroscopique et une seule molécule via des outils et des dispositifs dits de « nano-communication ». L'appareillage doit ici s'adapter aux petites dimensions de la molécule et pas l'inverse, comme souvent défendu dans une approche bottom-up des nanotechnologies.
Étant donné la petite longueur d'onde de de Broglie associée à un électron (de l'ordre de 0,5 nm dans un métal), l'électron est, pour le moment, le transporteur d'information favori pour résoudre ce problème de communication, même si on ne sait pas encore s'il faudra ou non dans le futur encoder cette information quantiquement ou conserver une approche classique.
En restant dans une approche très classique, et pour interconnecter une molécule ou un circuit atomique à un grand nombre d'électrodes conductrices d'électricité, le courant doit être amené par des fils conducteurs dont une extrémité a la section d'un atome (environ 0,4 nm) (figure 10) et dont l'autre se termine par une section de l'ordre de 100 microns. Ces fils resteraient donc facilement manipulables à la main ou par une machine à souder de la micro-électronique à l'une de leur extrémité.
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Depuis la fin des années 1980, on a cru que ces interconnexions pourraient être fabriquées en une seule fois par des techniques de lithographie ou, plus récemment, par des techniques d'impression. Ainsi, après l'exposition des zones définissant le circuit, la révélation, le nettoyage et, en utilisant une résine électro-sensible, la nano-lithographie électronique permet de graver ou de déposer du métal avec une largeur de motif d'une dizaine de nanomètres pour une précision de fabrication de quelques nanomètres.
Sur la nano-lithographie
(Nano)structuration douce de surfaces, de P. Leclere, P. Viville et R. Lazzazohi
Mais, une fois les motifs fabriqués, il est impossible de préserver l'ordre atomique de la surface ainsi usinée. Les révélateurs, les solvants de rinçage ou de décapage sont trop polluants ou agressifs pour la surface. Il est également difficile de faire converger vers une zone de quelques nanomètres plus que quelques nano-fils ainsi fabriqués. Des phénomènes parasites, comme les électrons rétrodiffusés par la surface...
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Interconnexion électronique
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Nanostructures moléculaires. Systèmes moléculaires isolés et autoassemblés
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Approche scientifique des surfaces – Caractérisation et propriétés
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