L’interrupteur le plus rapide du monde, en magnétite

L’interrupteur le plus rapide du monde, en magnétite

L’interrupteur le plus rapide du monde, en magnétite 623 512 Sébastien BAGES

Si vous pensiez que les transistors à base de silicium sont rapides, essayez de construire un interrupteur électrique avec de la magnétite.


Des chercheurs au SLAC (Centre de l’accélérateur linéaire de Stanford) du Département de l’Energie des Etats-Unis ont récemment démontré que l’interruption de courant était « des milliers de fois plus rapide que dans les transistors actuellement en usage » en utilisant ce minéral naturellement magnétique.

L’équipe de recherche a fait marcher son laser à rayons X Linac (un accélérateur de particules linéaires) sur des échantillons de magnétite et a constaté qu’il n’a fallu qu’un millième de milliardième de seconde pour faire basculer un interrupteur électrique en position marche ou arrêt dans le matériau.

 

L’expérience

Les chercheurs ont d’abord refroidi des échantillons de magnétite à -190 degrés Celsius afin de verrouiller leurs charges électriques en place. Ils ont ensuite utilisé un laser à lumière visible sur les échantillons de magnétite pour fragmenter leur structure électronique à l’échelle atomique. Cela a réarrangé la structure pour former des « îlots » non conducteurs entourés par des zones électriquement conductrices, qui se sont formés des centaines de quadrillionième d’une seconde après le passage du faisceau laser.

Les scientifiques ont ensuite utilisé le laser à rayons X Linac Coherent Light Source pour diriger des impulsions ultrabrillantes et ultracourtes de rayons X vers la magnétite. Le but était d’étudier le timing et les types de changements dans les échantillons après l’impulsion laser.

En réglant les intervalles d’impulsions de rayons X, les chercheurs ont pu mesurer combien de temps il a fallu à la magnétite pour passer d’un état de marche à un état d’arrêt, et observer les changements structurels qui se sont produits.

Cette recherche de pointe révèle pour la première fois la « limite de vitesse » pour qu’une commutation électrique se produise dans cette matière. Selon les chercheurs du groupe, l’expérience a été une avancée majeure dans la compréhension de structures électriques à l’échelle atomique.

L’équipe a déclaré que la découverte pourrait conduire à des innovations dans les minuscules transistors qui contrôlent le flux d’électricité sur des puces de silicium, ce qui permet aux dispositifs informatiques d’être plus rapides et plus puissants. En s’appuyant sur la façon dont les zones conductrices et les îlots non conducteurs peuvent coexister, les transistors de la prochaine génération pourront utiliser les voies électriques créées avec ce procédé pour exécuter des ordres de commutation électrique plus rapidement que ce qui est actuellement possible avec les matériaux utilisés comme semi-conducteurs.

Cependant, il y a un petit problème à surmonter avant que l’on puisse proclamer la victoire des puces informatiques de magnétite : pour verrouiller une charge électrique en place dans le matériau, il doit être refroidi à -190 degrés.

Le chef de l’équipe de chercheurs a déclaré que le prochain objectif de l’équipe sera d’essayer de créer une commutation électrique avec des matériaux plus complexes et des applications à température ambiante. Ils utiliseront de nouveaux tests qui visent à identifier des composés exotiques et de nouvelles techniques pour induire la commutation et puiser dans d’autres propriétés qui sont supérieures à celles des transistors actuels en silicium.

L’équipe a déclaré qu’elle a déjà commencé à tester un matériau hybride qui peut effectuer une commutation ultra-rapide à température presque ambiante.


Le projet est décrit sur le site de SLAC en anglais ici : http://www6.slac.stanford.edu/news/2013-07-28-ultrafast-electrical-switch.aspx
Crédit image À-la-Une : Un échantillon de magnétite. © Photo : http://www.mindat.org/photo-160167.html

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Sébastien BAGES
About the author

Sébastien BAGES

Plus de trois années de travail passionné sur Civilisation 2.0 Actus, et fondateur de l'association Civilisation 2.0, je mets à contribution mon expertise de veille technique et scientifique, mon analyse de chef de projet, mon engouement pour la science et ses outils, et mon expérience dans le développement stratégique afin d'offrir à tous ce qui en résulte.

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