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RÉSUMÉ
Les nanostructures diverses sont de plus en plus présentes dans le monde de l’industrie. En effet, ce marché en forte croissance s’approprie le développement et la conception de nouveaux composants microsystèmes. Après un bref rappel du contexte actuel, cet article s’attache à décrire les phénomènes quantiques présents dans les nanostructures mécaniques et électriques (NEMS). L’effet de réduction d’échelle et les phénomènes quantifiés sont notamment abordés. Ainsi, les forces d'électrodynamiques quantiques jusqu'alors ignorées dans le domaine des microcomposants doivent être incluses dans la modélisation des NEMS.
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INTRODUCTION
Ce dossier tente 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).
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1. Contexte
Philippe ANDREUCCI Ingénieur de Recherche CEA-LETI – GRENOBLE
Laurent DURAFFOURG Ingénieur de Recherche CEA-LETI – GRENOBLE
1.1 Transition des micro aux nanotechnologies
Si les microtechnologies restaient encore récemment de simples curiosités scientifiques pour les systèmes les plus complexes ou l'apanage des laboratoires de recherche pour les structures les plus abouties, nous assistons depuis peu à un changement de stratégie des industriels sur ces thématiques. Nous constatons une appropriation croissante de la propriété intellectuelle par les industriels partenaires de grands laboratoires de recherche français ou internationaux : le monde de l'industrie n'hésite plus à se lancer dans le développement et la conception de nouveaux composants microsystèmes.
Ces microtechnologies arrivent ainsi petit à petit à maturité et après des années d'incertitude, le marché est aujourd'hui en forte croissance.
Afin d'anticiper les enjeux à venir et conserver pour les dix prochaines années une avance en matière de propriété intellectuelle vis-à-vis de l'industrie, un virage vers les nanotechnologies et plus précisément les nanostructures mécaniques a été entrepris par un certain nombre de laboratoires. L'effervescence internationale sur cette thématique, majoritairement emmenée par les États-Unis, a aussi incité quelques grandes structures publiques de recherche, nationales comme le CEA/LETI mais aussi européennes, à se lancer sur le domaine de nanosystèmes pour rester dans la course, voire devenir un acteur incontournable dans le futur.
Le terme de nanotechnologie regroupe autant de définitions que d'applications potentielles. Aujourd'hui, il n'existe pas de réelle industrie de la nanotechnologie, seulement une collection de « business » différents. Ceux-ci exploitent des phénomènes nanométriques des cosmétiques (nanoparticules) aux matériaux, en passant par des applications médicales (greffage de molécule, biopuces...).
Le secteur le plus en avance reste celui de la nanoélectronique qui se focalise sur de nouveaux matériaux et nouveaux substrats pour adapter les concepts microélectroniques à l'échelle nanométrique.
Le domaine est donc extrêmement varié, sans réelle unité ni législation associée.
NEMS : Nano Electro Mechanical Systems
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - HIEROLD (C.) - From micro- to nanosystems mechanical sensors go nano. - J. Micromech. Microeng., vol. 14, p. S1– S11, août 2004.
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(3) - LAMOREAUX (S.K.) - Demonstration of the Casimir Force in the 0,6 to 6 µm Range. - Phys. Review Letters, vol. 75, no 1, p. 5 à 8, janv. 1997.
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(4) - CASIMIR (H.B.G.), POLDER (D.) - The Influence of Retardation on the London-van der Waals Forces. - Phys Review, vol. 73, p. 360 à 372, fév. 1948.
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(6) - SERRY (F.M.) and al - The...
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