Dans un article publié le 30 novembre 2000 dans la revue Nature, Christian Joachim, directeur de recherche au CNRS, Centre d'élaboration de matériaux et d'études structurales (CEMES - CNRS - Toulouse), James K. Gimzewski, des Laboratoires de recherche d'IBM, à Zurich et Arieh Aviram du T.J. Watson Research Center d'IBM, près de New York, font le point sur les recherches en électronique moléculaire. Au delà de l'utilisation maintenant classique des matériaux moléculaires pour réaliser des transistors tout plastique ou des diodes électroluminescentes, les trois chercheurs présentent les dernières avancées en matière de composants électroniques moléculaires n'utilisant qu'une seule molécule par composant électronique. Ils montrent comment cette approche dite hybride - où le circuit électronique est réalisé en interconnectant des composants moléculaires (chacun réalisé avec une seule molécule) par de minuscules fils métalliques - est en cours de développement dans les laboratoires de recherche dans le but de miniaturiser à l'extrême les microprocesseurs et les mémoires. Par rapport aux progrès prévisibles dans les 15 ans à venir des puces au silicium (progrès donnés par la loi de Moore qui indique l'évolution au cours du temps du nombre de transistors sur une puce électronique), ils montrent pourquoi cette approche hybride ne semble pas offrir d'alternative technologique viable à la miniaturisation des circuits électroniques. Loin d'être négatif, ce constat de trois des principaux acteurs de la recherche en électronique moléculaire permet de proposer dans l'article de Nature une nouvelle étape dans la maîtrise des machines à l'échelle du nanomètre: l'intégration de toutes les fonctions d'une machine à calculer sur une seule entité moléculaire pour atteindre les limites physiques de la miniaturisation des machines à calculer, les limites chimiques de leur fabrication et les limites technologiques de leur interconnections à l'utilisateur. Les trois chercheurs rapportent les résultats d'expériences et de calculs réalisés en 1999 qui indiquent déjà que des petits circuits électroniques sont réalisables dans une seule molécule. Il s'agit par exemple de la première mesure de la résistance électrique d'un fil moléculaire (de 0.3 nanomètre de diamètre) en fonction de sa longueur et de la démonstration des lois d'association de fils moléculaires, en série et en parallèle, pour former un circuit électronique dans une seule molécule. Ils insistent sur le fait que l'utilisation d'une seule molécule pour réaliser une machine (qu'elle serve à calculer ou à générer un mouvement comme un moteur mono-moléculaire) demande un contrôle précis des comportements intramoléculaires quantiques de cette molécule et la maîtrise de son interaction avec l'environnement. Cette ingénierie du futur annonce donc le mariage des nanosciences et des nanotechnologies (où l'on parvient maintenant à « maintenir en ligne » une seule et même molécule) avec la technique du calcul quantique (où l'on apprend à contrôler la dynamique quantique intrinsèque d'un système pour réaliser un calcul arithmétique ou logique).
Le point sur les recherches en électronique moléculaire :
Nature : http://www.nature.com/
