6. De nouvelles propriétés avec les nanotechnologies
• Les effets quantiques dans les composants
Certaines nouvelles propriétés nées de l'échelle nanométrique dans les composants électroniques sont exploitées depuis la fin des années 1970. Les transistors à gaz d'électrons bidimensionnels sont apparus au début des années 1980. Lorsque l'épaisseur de la couche semiconductrice d'un transistor devient inférieure à 20 nanomètres, le mouvement des électrons perpendiculairement à la couche est quantifié. L'électron, perdant un de ses trois degrés de liberté, devient « bidimensionnel ». Les excellentes propriétés électriques des transistors utilisant cette propriété font qu'ils ont un bruit propre très faible, et qu'ils peuvent donc amplifier des signaux bien plus faibles que les autres types de transistors. Pour cette raison, ces transistors ont mené à une véritable révolution de la diffusion directe de la télévision par satellite : auparavant, l'émission nécessitait des satellites de forte puissance, relativement lourds, et des antennes de réception de 2 mètres de diamètre ; avec ces transistors, des antennes de 60 centimètres et des satellites légers suffisent. Du coup, ce ne sont plus les opérateurs de télécommunications qui contrôlent les satellites, mais les diffuseurs.
En optique, le défi est de toujours améliorer les lasers. Le laser à semiconducteur à puits quantique (couche active de quelques nanomètres d'épaisseur), utilisé dans tous les lecteurs de disques compacts et en télécommunications, a bouleversé la conception des lasers et leur fabrication. Le fait que les électrons aient leur mouvement bloqué dans une dimension et présentent des mouvements « quantifiés » dans un plan entraîne pour ces composants des performances inégalées.
Un grand domaine d'application des nanotechnologies est celui des communications. Là aussi, les progrès ont été considérables grâce aux avancées dans le domaine des fibres optiques et des lasers. Des systèmes transmettent jusqu'à 10 Tb/s (terabits/s, 1012 b/s) sur une seule fibre optique (un milliard de communications téléphoniques simultanées !), avec 250 canaux à 40 Gb/s chacun, […]
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