Nanoélectronique : rendre les appareils quantiques plus efficaces

Des chercheurs de l’Université Concordia ont fait une percée qui pourrait mener à la conception d’appareils électroniques encore plus intelligents. Leurs travaux, qui portent sur le comportement des électrons dans les appareils nanoélectroniques, ont été publiés dans la revue Nature Communications. Alexandre Champagne se dit très heureux de l’intérêt suscité par l’étude. « Nous étions ravis d’apprendre que notre compte rendu allait être publié dans la revue Nature Communications, une publication très respectée dans le domaine, » affirme-t-il. Chercheur principal de l’étude, M. Champagne est également directeur du Département de physique et titulaire de la chaire de recherche de l’Université Concordia sur la nanoélectronique et les matériaux quantiques. Nature Communications est une revue multidisciplinaire à libre accès consacrée à la recherche dans le domaine de la biologie, de la physique, de la chimie et des sciences de la Terre. « La revue est reconnue pour la publication d’articles sur des percées scientifiques majeures dans plusieurs domaines, » affirme M. Champagne.

La nature quantique des électrons

Selon Andrew McRae, auteur principal de l’article, « cette étude nous a permis de mieux comprendre le comportement quantique des électrons afin de résoudre certains problèmes liés à la conception d’appareils nanoélectroniques moléculaires. » « Nos expériences ont révélé qu’il est possible d’influer sur le comportement des ions chargés négativement et positivement dans les transistors à nanotubes de carbone très courts. Plus précisément, nos recherches ont montré que dans certains appareils mesurant environ 500 atomes, les ions positifs sont plus condensés et se comportent comme des particules, tandis que les ions négatifs, plus disséminés, évoquent le mouvement d’une vague. » Ces résultats supposent de nouvelles possibilités dans le domaine de l’ingénierie. « Cela signifie que nous pouvons utiliser le potentiel quantique des électrons pour stocker de l’information, » affirme Andrew McRae. « En optimisant la différence entre le comportement des particules chargées positivement et négativement, nous pourrions ouvrir la voie à une nouvelle génération d’appareils électroniques quantiques deux en un, » explique-t-il. Cette percée pourrait avoir des applications dans le domaine de l’informatique quantique, de la détection du rayonnement et des appareils électroniques à transistors. La découverte pourrait en outre mener à la conception d’appareils électroniques de consommation plus intelligents et plus efficaces.

L'article est cosigné par Andrew McRae, étudiant au doctorat (M. Sc. 2013), Alexandre Champagne, professeur agrégé de physique à la Faculté des arts et des sciences, ainsi que deux diplômés de Concordia, James M. Porter (M. Sc. 2015, B. Sc. 2011) et Vahid Tayari (Ph. D. 2014).

Read the Concordia team’s research paper, “Giant electron-hole transport asymmetry in ultra-short quantum transistors,” published in Nature Communications.