De l’or en nanobarreau pour un stockage de l’information moins énergivore

De nombreux phénomènes permettent de stocker des données au format binaire, comme les changements d’état magnétique dans les matériaux dits à transition de spin. Ces matériaux peuvent être facilement miniaturisés et obtenus sous forme de nanoparticules.

Des chercheurs du CNRS et de l’université de Bordeaux sont parvenus à en diminuer la consommation de l’énergie lumineuse d’un facteur 100 000, grâce à la présence de nanobarreaux d’or. Détaillée dans la revue Advanced Functional Materials, leur méthode fonctionne avec des lasers de faible puissance.

Les informations peuvent être stockées sur tout support capable de passer de manière contrôlée entre deux états stables, qui correspondent chacun au 0 et au 1 du système binaire. On peut ainsi écrire sur des matériaux à transition de spin, qui présentent deux états magnétiques distincts. Miniaturisés en nanoparticules à effet mémoire, ces matériaux promettent un traitement des données sur un volume bien plus réduit qu’avec un disque dur. La commutation entre ces deux états peut être induite par la lumière, mais ces systèmes sont encore trop gourmands en énergie pour être popularisés. Grâce à des nanocomposites alliant un composé à transition de spin et des barreaux d’or nanométriques, des chercheurs de l’Institut de chimie de la matière condensée de Bordeaux (ICMCB, CNRS/Université de Bordeaux) et du Laboratoire ondes et matière d’Aquitaine (LOMA, CNRS/Université de Bordeaux) ont réduit d’un facteur 100 000 la consommation énergétique d’une de ces architectures.

Le matériau à transition de spin utilisé dans ces travaux, un polymère contenant des ions Fe2+, change d’état magnétique selon un chauffage par irradiation laser. Dans les nanocomposites obtenus, les nanobarreaux d’or fonctionnent comme de minuscules radiateurs qui amplifient la chaleur pour faciliter la modification de l’état magnétique du matériau. Aux échelles nanométriques, les surfaces d’or se couvrent en effet d’un nuage d’électrons qui oscille à des fréquences proches de celle de la lumière visible. Illuminés à la bonne longueur d’onde, les électrons de ces nanobarreaux s’excitent et produisent un échauffement de plusieurs dizaines de degrés Celsius.

La photo-inscription d’information fonctionne alors avec des diodes laser standards, à peine plus puissantes qu’un pointeur que l’on trouve dans le commerce, réduisant ainsi drastiquement les coûts. Les chercheurs travaillent à présent à l’amélioration de ces matériaux, pour développer des applications fiables de mémoire.

Référence :

Marlène Palluel, Ngoc Minh Tran, Nathalie Daro, Sonia Buffière, Stéphane Mornet, Éric Freysz et Guillaume Chastanet. The Interplay between Surface Plasmon Resonance and Switching Properties in Gold@Spin Crossover Nanocomposites. Advanced Functional Materials, Wiley, 2020, pp.2000447.

DOI: 10.1002/adfm.202000447

[ Illustration – Crédit / Pixabay ]