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S'inspirer de la nature pour concevoir l'électronique de demain

Si nos systèmes informatique et appareils numériques sont de plus en plus performants, c'est grâce à une miniaturisation toujours plus grande de leurs composants et circuits électroniques. Mais cette intégration se rapproche inexorablement des limites physiques et, d'ici 10 ans, la taille des transistors ne sera que de quelques atomes.

Certes, les transistors et puces en graphène et en nanotubes de carbone permettront de reculer les limites des composants électroniques mais ce n'est qu'un sursis et tous les géants de l'informatique et de l'électronique (IBM par exemple avec sa technologie tri-gate) travaillent sur la production industrielle de puces et de circuits en trois dimensions. Mais de tels composants posent de nouveaux et redoutables problèmes d'interconnexions verticales.

En s'inspirant de l'efficience des mécanismes à l'oeuvre dans le vivant et notamment des filaments d'actine, les biologistes et physiciens du CEA, du CNRS, de l’Université Joseph Fourier et de l’Inra à Grenoble, ont mis au point un système d'interconnexions auto-assemblées de structures microélectroniques en 3D.

Ces chercheurs ont eu l’idée de mettre à profit les capacités extraordinaires d’auto-assemblage de certains composés biologiques pour que ces connexions s'établissent spontanément et de manière évolutive, comme cela se passe en permanence dans les mécanismes de fonctionnement des cellules vivantes.

C’est notamment le cas des réseaux de filaments qui forment le squelette des cellules (cytosquelette). Ces filaments sont constitués d’actine et savent interagir entre eux pour former de nombreuses formes dont la structure spatiale et les propriétés mécaniques déterminent l'architecture cellulaire.

Ces scientifiques issus du CNRS, du CEA et de l'INRA ont mis au point une technique qui permet de contrôler, à l'aide d'un laser, l’auto-assemblage des filaments d’actine en 3D entre 2 plaques de verre. Il devient ainsi possible de produire à la demande des ponts d’actine de formes variées qui, une fois métallisées, peuvent servir de connexions électroniques.

La conductivité électrique, la stabilité et la modularité de ce type de connexions auto-organisées, ouvre une nouvelle voie très prometteuse pour la fabrication de puces et de circuits électroniques 3D à très hautes performances. Cette avancée montre à quel point  l’étude fondamentale des mécanismes et processus biologiques est devenue une source d'inspiration irremplaçable pour parvenir à des innovations de rupture dans des domaines aussi variés que l'énergie, les matériaux, l'électronique ou les transports.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

Nature Materials

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