Révolutionner les circuits quantiques : ingénierie de précision avec le graphène

• Des scientifiques de CiQUS, ICN2, Université de Cantabrie, DIPC et DTU unissent leurs forces pour développer une méthode polyvalente de construction de nanocircuits de carbone brique par brique aux propriétés accordables.
• Les applications possibles incluent les futurs appareils électroniques, les circuits pour les ordinateurs quantiques et les nanomatériaux thermoélectriques pour les énergies renouvelables.

Imaginez avoir un bâtiment composé de piles de briques reliées par des ponts adaptables. Vous tirez un bouton qui modifie les ponts et le bâtiment change de fonctionnalité. Ne serait-ce pas génial ?

Une équipe de chercheurs dirigée par le professeur Aitor Mugarza, de l’Institut catalan de nanosciences et nanotechnologies (ICN2) et ICREA, avec le professeur Diego Peña du Centre de recherche en chimie biologique et matériaux moléculaires de l’Université de Santiago de Campostela ( CiQUS-

” data-gt-translate-attributes=”[{“attribut=””>USC[{“attribute=””>USC), le Dr Cesar Moreno, ancien membre de l’équipe de l’ICN2 et actuellement chercheur à l’Université de Cantabrie, et le Dr Aran Garcia-Lekue, du Centre international de physique de Donostia (DIPC) et de la Fondation Ikerbasque, ont fait quelque chose d’analogue, mais au seul-

” data-gt-translate-attributes=”[{“attribute=””>atome[{“attribute=””>atom à grande échelle, dans le but de synthétiser de nouveaux matériaux à base de carbone aux propriétés modulables.

Comme expliqué dans un article qui vient d’être publié dans le Journal de l’American Chemical Society (JACS) et présentée sur la couverture du numéro, cette recherche est une percée significative dans l’ingénierie précise des matériaux atomiquement minces – appelés « matériaux 2D » en raison de leur dimensionnalité réduite. La technique de fabrication proposée ouvre de nouvelles possibilités passionnantes pour la science des matériaux et, en particulier, pour l’application dans l’électronique de pointe et les solutions futures pour l’énergie durable.

La recherche a été présentée dans la couverture du Journal de l’American Chemical Society (JACS). Crédit : Dr Maria Tenorio et Dámaso Torres · ICN2

Les auteurs de cette étude ont synthétisé un nouveau nanoporeux

” data-gt-translate-attributes=”[{“attribute=””>graphène[{“attribute=””>graphene structure en connectant des bandes de graphène ultra-étroites, appelées «nanoribons», au moyen de «ponts» flexibles constitués de fragments de phénylène (qui sont des portions de molécules plus grosses). En modifiant de manière continue l’architecture et l’angle de ces ponts, les scientifiques peuvent contrôler la connectivité quantique entre les canaux du nanoruban et, in fine, affiner les propriétés électroniques de la nanoarchitecture du graphène. L’accordabilité pourrait également être contrôlée par des stimuli externes, tels que des contraintes ou des champs électriques, offrant des opportunités pour différentes applications.

Ces découvertes révolutionnaires, résultant d’une collaboration entre des institutions espagnoles de premier plan (CiQUS, ICN2, Université de Cantabrie, DIPC) et l’Université technique du Danemark (DTU), montrent que la stratégie de pont moléculaire proposée peut avoir un impact important sur la synthèse de nouveaux matériaux aux propriétés sur mesure et constitue un outil puissant pour la réalisation de circuits quantiques. Ceux-ci effectuent des opérations similaires à celles des circuits conventionnels, bien que contrairement à ces derniers, les circuits quantiques exploitent les effets et phénomènes quantiques. La conception et la mise en œuvre de ces systèmes sont extrêmement pertinentes pour le développement des ordinateurs quantiques.

Mais les applications potentielles de l’approche proposée dans cette étude vont au-delà des futurs appareils électroniques et ordinateurs. En fait, cela pourrait également conduire au développement de nanomatériaux thermoélectriques, qui peuvent avoir un impact important sur la production d’énergie renouvelable et la récupération de la chaleur perdue, répondant ainsi à un autre défi sociétal crucial.

Référence : “Molecular Bridge Engineering for Tuning Quantum Electronic Transport and Anisotropy in Nanoporous Graphene” par Cesar Moreno, Xabier Diaz de Cerio, Manuel Vilas-Varela, Maria Tenorio, Ane Sarasola et Mads Brandbyge, 29 mars 2023, Journal de l’American Chemical Society.
DOI : 10.1021/jacs.3c00173