Du courant électrique sans émission de chaleur

Les physiciens de l’Université de Würzburg ont récemment ouvert la voie à des ordinateurs qui n’auraient pas besoin d’être refroidis. Dans la revue scientifique américaine "Science", il présentent un semi-conducteur qui conduit le courant électrique sans émission de chaleur.

Le nouveau semi-conducteur est composé de tellurure de mercure et de tellurure de cadmium et de mercure. Dans leur procédé, les physiciens combinent alternativement ces deux matériaux en très fine couche sur un wafer [1]. "Chaque couche mesure entre sept à dix nanomètres d’épaisseur", explique le Prof. Laurens Molenkamp.

Afin d’analyser la conductivité du matériau stratifié, les physiciens ont façonné des structures sur sa surface à l’aide de techniques de lithographie. Ils y ont réalisé pour ainsi dire de minuscules fils comme par exemple en forme de "H".

Le Prof. Hartmut Buhmann explique : "Il était à prévoir que le matériau se comporte comme un isolant sous certaines conditions comme par exemple dans le cas de très basses températures. En effet, ce type de comportement est traditionnel pour les semi-conducteurs à basse température".

Cependant, les physiciens ont été surpris de découvrir que leur matériau se comporte différemment : les électrons se sont réunis sur les bords de la structure en forme de H. A cet endroit, ils pouvaient également se déplacer, sans aucune résistance, et donc sans dégagement de chaleur. Selon les physiciens, cette particularité est unique et résulte des caractéristiques des matériaux et de la nature de leur stratification. La forme de la structure en "H" ou en "X" n’auraient pas d’importance.

A noter tout de même que ce nouveau semi-conducteur n’est pas encore assez élaboré pour une utilisation quotidienne : en effet, l’effet se produit uniquement lorsqu’il se trouve à très basses températures, en-dessous de -170 °C. C’est pourquoi les chercheurs de Würzburg s’attachent désormais à développer d’autres matériaux dont l’effet pourrait apparaître à des températures plus élevées.

Les ordinateurs classiques en fonctionnement émettent de la chaleur. A températures très élevées, le fonctionnement de leurs puces peut être affecté. Actuellement, il est donc nécessaire d’avoir recours à un système de refroidissement tels que le ventilateur pour les PC ou le conditionnement d’air dans les grandes installations informatiques. La chaleur est donc un facteur qui limite nettement le développement d’ordinateurs plus rapides et le nouveau semi-conducteur développé par le Prof. Harmut Buhmann pourrait être la solution qui permettra de s’en affranchir.

[1] En électronique et micro-électronique, wafer est le mot anglais qui désigne une tranche ou une galette de semi-conducteur.

BE Allemagne numéro 446 (22/07/2009) – Ambassade de France en Allemagne / ADIT – http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/60074.htm

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