Communique de presse - Le diamant livre enfin ses secrets à l'echelle atomique

L'équipe "Nanophysique" du laboratoire de photophysique moléculaire du CNRS vient de mettre en évidence des propriétés étonnantes de conduction électrique d'un matériau isolant, le diamant. L'étude a permis d'imager, pour la première fois, la surface d'un cristal de diamant avec une résolution atomique à l'aide d'un microscope à effet tunnel. Cette méthode pourrait être appliquée à d'autres matériaux isolants et promouvoir ainsi leur utilisation pour la conception de nouveaux dispositifs de l'électronique ultra miniaturisée du futur.
Ces travaux sont publiés dans Nature jeudi 11 octobre.

Etudier la conduction électrique de matériaux isolants semble une gageure. Cette étude à l'échelle atomique sur une surface de diamant paraît encore plus problématique. En effet le diamant est difficile à synthétiser et ne se trouve sous forme de monocristaux très purs qu'à l'état naturel. La sélection de ces pierres naturelles a permis d'obtenir des cristaux de grande pureté et fortement isolants.

La méthode employée pour explorer les propriétés électroniques du diamant à l'échelle atomique peut paraître surprenante puisqu'elle utilise un microscope à effet tunnel qui ne peut être employé habituellement que pour des matériaux conducteurs. L'application de ce microscope à un matériau isolant a consisté à mettre en évidence et à exploiter un canal de conduction tout à fait particulier dont l'énergie doit être choisie avec beaucoup de précision. La sensibilité de ce canal de conduction à la structure atomique de la surface du diamant a été amplifiée par un phénomène d'ondes stationnaires entre la pointe du microscope à effet tunnel et la surface.

Grâce à cette méthode, l'équipe "Nanophysique" du laboratoire de photophysique moléculaire du CNRS a pu faire apparaître des canaux de conduction électriques sensibles à la structure atomique. Cette méthode devrait pouvoir être appliquée à d'autres matériaux isolants, qu'il s'agisse d'autres cristaux que le diamant ou de films moléculaires ou de polymères.

Ces travaux ouvrent des perspectives nouvelles pour la nano-électronique ou électronique à l'échelle atomique. En effet, les surfaces isolantes sont indispensables pour construire la nano-électronique de demain. Parmi les isolants, le diamant est d'ailleurs le matériau idéal car il possède des propriétés exceptionnelles de dureté, de stabilité et de dissipation thermique. La découverte de l'équipe du CNRS va permettre de développer une véritable technologie du diamant à l'échelle atomique.

Référence : Atomic scale imaging of insulating diamond through resonant electron injection, K. Bobrov, A.J. Mayne et G. Dujardin, Nature, 11 Octobre 2001.

Contact chercheur :
Gérald Dujardin
Laboratoire de photophysique moléculaire (CNRS)
Tél : 01 69 15 77 13
Mél : gerald.dujardin@ppm.u-psud.fr

Contact département Sciences physiques et mathématiques :
Frédérique Laubenheimer
Tél : 01 44 96 42 63
Mél : frederique.laubenheimer@cnrs-dir.fr

Communiqué de presse Le diamant livre enfin ses secrets à l'échelle atomique
Paris, le 11 octobre 2001

L'équipe "Nanophysique" du laboratoire de photophysique moléculaire du CNRS vient de mettre en évidence des propriétés étonnantes de conduction électrique d'un matériau isolant, le diamant. L'étude a permis d'imager, pour la première fois, la surface d'un cristal de diamant avec une résolution atomique à l'aide d'un microscope à effet tunnel. Cette méthode pourrait être appliquée à d'autres matériaux isolants et promouvoir ainsi leur utilisation pour la conception de nouveaux dispositifs de l'électronique ultra miniaturisée du futur. Ces travaux sont publiés dans Nature jeudi 11 octobre. Etudier la conduction électrique de matériaux isolants semble une gageure. Cette étude à l'échelle atomique sur une surface de diamant paraît encore plus problématique. En effet le diamant est difficile à synthétiser et ne se trouve sous forme de monocristaux très purs qu'à l'état naturel. La sélection de ces pierres naturelles a permis d'obtenir des cristaux de grande pureté et fortement isolants. La méthode employée pour explorer les propriétés électroniques du diamant à l'échelle atomique peut paraître surprenante puisqu'elle utilise un microscope à effet tunnel qui ne peut être employé habituellement que pour des matériaux conducteurs. L'application de ce microscope à un matériau isolant a consisté à mettre en évidence et à exploiter un canal de conduction tout à fait particulier dont l'énergie doit être choisie avec beaucoup de précision. La sensibilité de ce canal de conduction à la structure atomique de la surface du diamant a été amplifiée par un phénomène d'ondes stationnaires entre la pointe du microscope à effet tunnel et la surface. Grâce à cette méthode, l'équipe "Nanophysique" du laboratoire de photophysique moléculaire du CNRS a pu faire apparaître des canaux de conduction électriques sensibles à la structure atomique. Cette méthode devrait pouvoir être appliquée à d'autres matériaux isolants, qu'il s'agisse d'autres cristaux que le diamant ou de films moléculaires ou de polymères. Ces travaux ouvrent des perspectives nouvelles pour la nano-électronique ou électronique à l'échelle atomique. En effet, les surfaces isolantes sont indispensables pour construire la nano-électronique de demain. Parmi les isolants, le diamant est d'ailleurs le matériau idéal car il possède des propriétés exceptionnelles de dureté, de stabilité et de dissipation thermique. La découverte de l'équipe du CNRS va permettre de développer une véritable technologie du diamant à l'échelle atomique. Référence : Atomic scale imaging of insulating diamond through resonant electron injection, K. Bobrov, A.J. Mayne et G. Dujardin, Nature, 11 Octobre 2001. Contact chercheur : Gérald Dujardin Laboratoire de photophysique moléculaire (CNRS) Tél : 01 69 15 77 13 Mél : gerald.dujardin@ppm.u-psud.fr Contact département Sciences physiques et mathématiques : Frédérique Laubenheimer Tél : 01 44 96 42 63 Mél : frederique.laubenheimer@cnrs-dir.fr Contact presse : Carine Noël Tél : 01 44 96 46 06 Mél : carine.noel@cnrs-dir.fr