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Statistiques sur les articles scientifiques

Jean-Baptiste Kempf — Fri, 16 May 2008 15:03:00 -0700

Bonjour à tous les lecteurs.

Dans ma catégorie Science et Technologie, qui est principalement en français, j'ai fait quelques statistiques.

Nombres

J'ai écrit 36 articles dans cette catégorie. J'en ai écrit d'autres qui n'ont jamais été publiés... :D

Sujets

Je parle de plusieurs sujets scientifiques, mais certains reviennent plus que d'autres:

Microprocesseurs : 11
Physique et Microelectronique : 10
Conference scientifques et technologiques : 12
Systèmes d'exploitation : 6
Solaire : 6
Supercalculateurs et HPC : 4
Communication et Internet : 6

Lecteurs

Le nombre de lecteurs se chiffre en centaines, et ne porte pas seulement sur le flux RSS.

Je sais que je dois bosser sur l'interface du site, je vais voir si j'ai le temps.

Croissance du graphène.

Jean-Baptiste Kempf — Thu, 15 May 2008 10:00:00 -0700

Graphène

Le graphène est un des matériaux les plus étudiés à l'heure actuelle, pour ses propriétés physiques (notamment électroniques, optiques et mécaniques). Son étude ainsi que celle des nanotubes de carbone ont permis de nombreuses découvertes et ont ouvert des pistes quant au futur de l'électronique et des nanosciences. Le graphène est composé de couches de carbones très régulières.

Productions

Une des difficultés pour exploiter ce matériau consiste en sa fabrication, et notamment sa fabrication industrielle. Obtenir des larges « feuilles » de graphène de façon reproductible est très difficile avec les méthodes actuelles.

Deux méthodes

Deux méthodes sont très utilisées actuellement. La méthode de clivage micromécanique utilisée actuellement ne produit pas de feuilles assez grandes et larges pour la plupart des applications. La méthode de croissance épitaxiale pose des problèmes d'uniformité dimensionnelle des couches des graphène, et créé souvent des liens entre le substrat et le graphène. Ces liens peuvent modifier les propriétés intrinsèques du graphène.

Nouvelle méthode ?

Un groupe de chercheurs du laboratoire national de Brookhaven (Long Island, NY) a trouvé une nouvelle méthode pour obtenir du graphène. Leur méthode est basée sur la méthode épitaxiale. L’idée est de contrôler la croissance du graphène couche par couche, par traitement thermiques, en utilisant un substrat de Ruthénium. En chauffant le Ruthénium et le carbone à 1150°C, les atomes de carbone sont absorbés par le Ruthénium. Ensuite, lors d'un refroidissement à 850°C, des atomes de carbones commencent à apparaître sur l'ensemble de la surface du Ruthénium en formant des petites « îles » de carbones qui vont se connecter lors du refroidissement pour créer la première couche de graphène, puis la seconde.

La maitrise de ce procédé permet d'obtenir une double couche de graphène, la première ayant une très forte affinité avec le substrat et une seconde que l'on peut détacher « plus aisément » afin d’obtenir une couche unique de graphène.

Source

A Smarter Way to Grow Graphene

Micro-résonateurs en Silicium

Jean-Baptiste Kempf — Mon, 31 Mar 2008 16:35:00 +0200

Horloges à Quartz

La plupart des appareils électroniques utilisent pour leurs horloges internes des résonateurs basés sur des cristaux à quartz. Le problème de ces cristaux à quartz réside dans la difficulté de les miniaturiser. Une équipe de chercheurs à l'université de Cornell (État de New York) a mis au point un résonateur en silicium ayant une fréquence de 4.51Ghz, ce qui pourrait améliorer la miniaturisation de ces circuits d'horloge.

En effet, actuellement, les horloges des appareils numériques s’articulent autour d’un cristal de quartz aux bornes duquel on applique une tension qui entraîne une vibration régulière, précise et constante, par effet piézoélectrique inverse. Le facteur de qualité d'un oscillateur à base de quartz est en général très élevé (entre 104 et 106), ce qui explique sa très large utilisation. Un oscillateur à quartz mesure environ 1mm².

Résonateurs de Silicium

Par le passé, les micro-résonateurs à base de silicium, bien que beaucoup plus petits que leur compétiteurs à base de quartz, ne montaient pas assez en fréquence (maximum atteint à 1,5Ghz) et avaient un facteur de Qualité (facteur Q) qui décroissait fortement avec la montée en fréquence, ce qui présentait un obstacle majeur quant à leur utilisation en tant que remplaçants des résonateurs actuels. Ici, le Pr. Bhave et son équipe ont créé un résonateur à base de Silicium à une fréquence assez élevée et avec un rapport de qualité (104) comparable à celui des oscillateurs à quartz. En outre, le procédé utilisé devrait permettre de monter en fréquence dans le futur.

Appareil

L'appareil est composé d'un cristal simple de silicium et d'une partie en silicium Poly cristallin, séparées par un espace vide. Afin d'améliorer les performances des transmissions, un diélectrique est en général utilisé en bout de dispositif. Ici ce diélectrique, sous forme de films fins de nitrure, est intégré à l'intérieur du micro-résonateur et ce changement représente une des innovations majeures de cette expérience. Le dispositif mesure 40µm sur 80µm.

Sources

Internal dielectric transduction of a 4.5 GHz silicon bar resonator

Mobilité électrique du Graphène

Jean-Baptiste Kempf — Thu, 27 Mar 2008 10:51:00 +0100

Introduction sur les recherches

Des chercheurs de l'université du Maryland viennent de montrer que la mobilité des électrons dans le graphène était supérieure à celle dans les autres matériaux dans des conditions de températures ordinaires. Cette découverte confirme l'intérêt porté sur ce matériau par les chercheurs et les industriels pour l'évolution des semi-conducteurs.

L'équipe de recherche du Professeur Fuhrer de l'université du Maryland a publié ses résultats dans Nature Nanotechnology, en utilisant une couche fine de graphène déposée sur un substrat de Silicium. Le graphène est très étudié pour ses multiples propriétés et notamment ses propriétés de semi-métal et de semi-conduction. Il pourrait être une des solutions pour remplacer le Silicium.

Résultats

Conductivité

Les mesures de cette équipe ont montré que les vibrations thermiques n'ont que des effets exceptionnellement faibles sur la conduction des électrons présents dans le graphène. En général, dans un matériau, l'énergie thermique fait vibrer les atomes et augmente donc la résistivité électrique intrinsèque, et limite la conductivité maximale dans celui-ci. Cette résistivité ne peut être réduite que par fort refroidissement du matériau. Ainsi, ces mesures montrent que la résistivité du graphène à température ambiante est de l'ordre de 10 nOhm.m (nano Ohm-mètre), alors que l'argent, le meilleur matériau jusqu'alors, présente une résistivité de 15,8 nOhm.m . Ceci représente donc une amélioration d'environ 35%.

Mobilité

Pour les semiconducteurs, on se réfère en général à la mobilité des porteurs de charges, exprimée en cm²/Vs (centimètres carré par Volt seconde). Là aussi, l'équipe a montré que la limite de mobilité dans le graphène est d'environ 200 000cm²/Vs, alors qu'elle est de 1,400cm²/Vs dans le silicium et de 77 000cm²/Vs dans l'antimoniure d'indium (InSb), le semi-conducteur ayant la meilleure mobilité mesurée à ce jour.

Il faut cependant noter qu'à cause des imperfections dans les échantillons utilisés, les résultats expérimentaux n'ont pas atteint les maximums théoriques.

Sources

Physicists Show Electrons Can Travel More Than 100 Times Faster in Graphene

Expliquer comment rendre un cristal conducteur...

Jean-Baptiste Kempf — Thu, 07 Feb 2008 09:00:00 +0100

Introduction

En général, je fais des trucs assez faciles à piger dans cette rubrique, mais là, bon, c'est un poil moins simple :D

Expliquer comment rendre un cristal conducteur...

Une équipe de chercheurs de l'Université de Californie à Davis (UC-Davis) dirigée par le professeur Warren Pickett, en utilisant des résultats de simulations informatiques ont pu expliquer comment se déroule la transformation de l'oxyde de Manganèse, isolant à température ordinaire, à un état conducteur. Ceci aide à expliquer comment se déroulent les transitions métal-isolant dans des systèmes électroniques corrélés (correlated electron systems).

Dans les conditions de températures et de pressions ordinaires, l'oxyde de manganèse (MnO) est magnétique, et non conducteur, du fait des fortes interactions électroniques autour du cristal. Sous une pression d'un mégabar (un million d'atmosphères), cet oxyde se transforme et devient métallique, donc dans un état conducteur.

Cette transition métal-isolant, où les états électroniques passent de itinérants à localisés, connus depuis un demi-siècle est un thème important dans la recherche en physique de la matière condensée.

L'innovation du groupe de recherche a été de construire un modèle complètement informatisé, qui a permis de montrer qu'à cause de l'augmentation de la pression, les propriétés magnétiques des atomes de manganèse deviennent instables et disparaissent.

Ils montrent, dans leur article, paru dans Nature Material que la simulation informatisée de la théorie des systèmes fortement corrélés permet dorénavant d'expliquer ab initio la transition de Mott pour l'isolant MnO. Le mécanisme identifié repose sur l'effondrement du moment magnétique dû à une augmentation du splitting du champ cristallin plutôt qu'à une modification de la bande passante avec la pression.

http://www2.tandar.cnea.gov.ar/FPLO/Abstracts/pickett.pdf http://yclept.ucdavis.edu/Publ/MnO.Nature.submit.pdf

Caractérisation et géométrie de l’isotope 8 de l’hélium

Jean-Baptiste Kempf — Wed, 30 Jan 2008 11:14:00 +0100

Le laboratoire « Argonne National Laboratory » dépendant du Department of Energy (DoE) américain, a caractérisé des atomes d'Hélium 8, l'atome le plus dense en protons. Cette réalisation et les découvertes qui en découlent devraient permettre de confirmer ou d'infirmer des théories nucléaires, et de comprendre des mécanismes des étoiles à neutrons.

L'expérience, en partenariat avec le cyclotron du GANIL (Calvados), a permis de produire suffisamment d'atomes d'Hélium 8 (H8). L'originalité de la manipulation réside dans la façon de séparer les isotopes 8, qui sont les plus rares, des isotopes classiques et des isotopes 6. Pour parvenir à leurs fins, l'équipe de scientifiques a créé un « piège à atomes », une cavité magnéto-optique formée par 6 faisceaux lasers, utilisant une technique similaire, mais plus complexe et précise, à celle utilisée pour la définition de la structure de l'isotope d'Hélium 6 (H6). Une fois l'atome piégé, l'utilisation de spectroscopie laser à haute résolution centrée sur la fréquence de résonnance de l'atome, permet de l'exciter et de l'étudier durant son temps de stabilité : le H8 est radioactif et a une période de demi-vie d'un dixième de seconde. Le calcul très précis de cette fréquence est fondamental pour l’utilisation de cette technique, et a été fait en collaboration avec une équipe de l'université du Wisconsin.

Les résultats prouvent que la structure de l'isotope d'hélium 8 diffère sensiblement de celle de l'isotope 6. Les isotopes 6 et 8 comportent des neutrons qui forment un halo à quelques picomètres autour du cœur central des 4 nucléons. Les deux neutrons supplémentaires d'Hélium-6 s'arrangent de façon asymétrique d'un seul "côté" de l'atome, mais l'arrangement de l’atome H8 ne rétablit pas l'équilibre. Il présente un halo composés deux groupes de deux neutrons, qui ne sont pas diamétralement opposés mais forme un angle, un "coude" entre les deux groupes et le cœur. Ainsi, cette disposition est moins déséquilibrante que celle de l'Hélium-6 mais change tout de même la dynamique du noyau par rapport à la géométrie classique de l’Hélium.

Avancée sur les sources de photons uniques

Jean-Baptiste Kempf — Wed, 12 Dec 2007 17:55:00 +0100

Une équipe de recherche à l'université de la Californie chez Santa Barbara (UCSB), dirigée par le Professeur Dirk Bouwmeester, a créé une source innovante de photon unique (« single-photon ») en utilisant un dispositif semi-conducteur qui peut émettre à la demande des photons à une fréquence de 31Mhz. Les chercheurs utilisent une boite quantique (« quantum-dot ») pour obtenir une source émettant à une fréquence 5 fois supérieure à ce qui avait été réalisé auparavant, mais surtout plus lumineuse, puisque l'efficacité d'extraction lumineuse atteint 38%.

En outre, en utilisant une source laser continue et non pulsée, la fréquence d'émission atteint 116Mhz, mais le dispositif ne correspond plus à une source d'émission à la demande.

Tout en se basant sur un design classique pour ce genre d'expérience, des innovations ont été nécessaires pour atteindre ce résultat. Tout d’abord, la cavité qui sert à confiner la lumière, a été redessinée en utilisant des formes bien spécifiques afin de confiner plus fortement la lumière autour de la boite quantique, et donc d'améliorer la fréquence d'émission des photons.

Ensuite, leur nouvelle technique de fabrication des cavités, ne se basant pas sur des micro-piliers, mais sur l’utilisation de tranchées creusées autour d’un motif central, permet de créer des ouvertures plus précises et solides, de l'ordre de 20 microns, avec des ouvertures en oxyde d'aluminium, ce qui améliore le confinement. De plus, en utilisant des contacts électriques sur ces ouvertures, l'équipe a montré la modification de la polarisation du photon émis, ce qui est très intéressant pour la cryptographie quantique.

Enfin, une des améliorations essentielles apportés par les travaux de cette équipe se trouve dans l'élimination des états noirs (« dark states »). Lors de la formation d'excitons par la boite quantique, ceux qui ont un spin valant un peuvent émettre lors de la recombinaison des paires, alors que ceux qui ont un spin de deux ne peuvent pas rien émettre. Pour arriver à ce résultat, la boite quantique est "pré-chargée" avec un électron. Lors de l'absorption d'une paire électron-trou, deux électrons sont présents dans la boîte, et doivent avoir des valeurs de spins opposées, selon le principe de Pauli. Cela permet d'aider l'exciton à se recombiner dans l'état lumineux.

Malgré le fait que les expériences soient faites à basse température et que les fréquences peuvent encore être augmentées, ce travail est une avancée importante dans ce domaine.