Un composant moléculaire fonctionne pour la première fois à très hautes fréquences
Le développement de l'électronique moléculaire, où le rôle des composants est tenu par des molécules, promet de nouvelles avancées dans le domaine de la miniaturisation. Une équipe de l’Institut d'électronique, de microélectronique et de nanotechnologie est ainsi parvenue pour la première fois à faire fonctionner un composant électronique moléculaire, ici une diode, dans le domaine hyperfréquence. Ces travaux ont été publiés dans la revue Nature Communications.
Le domaine des très hautes fréquences concerne principalement les télécoms et les technologies mobiles, deux secteurs très intéressés par la miniaturisation qu’offre l’électronique moléculaire. Les résultats publiés dans ce domaine se limitent cependant aux fréquences inférieures au mégahertz ou à un courant continu. Des chercheurs de l’Institut d’électronique, de microélectronique et de nanotechnologie (IEMN, CNRS/Univ. Lille 1/ ISEN/Univ. Valenciennes/EC-Lille) ont cependant démontré le fonctionnement d’une diode moléculaire soumise à une fréquence de 17,8 gigahertz. Ce travail a été réalisé dans le cadre de l’action européenne Marie Curie Nanomicrowave, avec le soutien de l'équipement d’excellence EXCELSIOR.
Le composant se présente sous la forme de nanoélectrodes d’or recouvertes de 150 molécules identiques. Le tout mesure 20 nanomètres, alors que son plus petit équivalent en silicium avoisine les 300 nm. Les chercheurs ont observé que le composant se comportait bien comme une diode grâce à un interferometric scanning microwave microscope, un microscope en champ proche modifié pour émettre une onde à hyperfréquence en plus de sa tension continue habituelle. À une échelle aussi petite, plusieurs phénomènes compliquent la mesure et l’observation du phénomène. Le problème de l’impédance assez élevée pour réfléchir toutes les ondes est ainsi contourné grâce à un interféromètre, placé entre la pointe du microscope et le système de mesure hyperfréquence. Les chercheurs estiment que le composant pourrait fonctionner en tant que diode jusqu’à une fréquence de 500 gigahertz, et même au-delà une fois le système optimisé.
De haut en bas et de gauche à droite : vue d'artiste de la diode moléculaire sous la pointe du microscope iSMM ; Schéma de principe la diode moléculaire ; Image des composants par iSMM ; Courbe de réponse de la diode à haute fréquence
Références :
A 17 GHz molecular rectifier
J. Trasobares, D. Vuillaume, D. Théron & N. Clément
Nature Communications 7, 12850 (2016)
DOI : 10.1038/ncomms12850