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Les recherches en nanotechnologie ont été largement focalisées, au départ, sur la réalisation de composants dont les performances pourraient pallier la fin possible des technologies silicium. La manière d'alimenter ces composants, quant à elle, s'est limitée à une approche macroscopique. L'émergence de stratégies originales à l'échelle nanométrique pour la génération de signaux, notamment alternatifs, est pourtant aussi vitale que prometteuse dans un contexte de maîtrise des énergies.
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3. Générateur AC à l'échelle nanométrique
Nous allons ici présenter quelques résultats expérimentaux récents sur la réalisation de nanogénérateurs AC. Il ne s'agit évidemment pas de comparer point par point les performances de ces premières réalisations avec des VCO à base de semi-conducteurs actuellement sur le marché. La comparaison est évidemment sans appel. Sans doute eut-il été tout aussi ridicule de comparer les performances des tout premiers composants électroniques avec les tubes à vide commerciaux de l'époque.
Nous allons plutôt essayer de voir à quoi peuvent ressembler concrètement de tels systèmes et les couplages qu'ils mettent en œuvre. Dans la partie précédente, nous avons essayé de montrer quelles étaient les recettes à suivre pour produire un système auto-oscillant. Dans la pratique, les choses sont bien sûr beaucoup plus complexes. Très peu de systèmes sont conçus, a priori, pour cette seule fonction. Leur réalisation met en jeu tant la caractérisation et l'observation que la modélisation et l'amélioration des couplages intéressants. Dans les trois exemples que nous allons détailler, il est intéressant de constater que deux mettent en jeu l'émission d'électrons comme élément moteur. C'est de manière très similaire le même phénomène qui assura le succès de l'Audion et des tubes à vide par la suite. Si les dimensions et le fonctionnement sont différents, on peut cependant constater qu'une bonne idée peut resurgir à tout moment.
3.1 Générateur sous émission de champ
Le premier exemple concerne l'observation d'auto-oscillations mécaniques et électriques de nanofils pendant l'émission de champ. La figure 5a montre un nanofil de carbure de silicium (SiC) monté à l'extrémité d'une pointe de tungstène en configuration d'émission de champ. Dans une expérience d'émission de champ habituelle, l'émetteur constitue la cathode et on applique une différence de potentiel entre l'émetteur et l'anode pour extraire des électrons. Ces électrons sont récupérés par l'anode et le courant I ne dépend que de la tension V appliquée suivant une caractéristique I (V ) donnée par l'équation dite de Fowler-Nordheim.
Deux particularités supplémentaires sont ajoutées dans...
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Générateur AC à l'échelle nanométrique
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - HOROWITZ (P.), WINFIELD (H.) - The art of electronics (L'art de l'électronique). - Cambridge University Press (1re édition), p. 162 (1980).
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(2) - YANG (Y.T.), CALLEGARI (C.), FENG (X.L.), EKINCI (K.L.), ROUKES (M.L.) - Zeptogram-scale nanomechanical mass sensing. - Nano Letters, American Chemical Society, 6, p. 583-6, avr. 2006.
-
(3) - BURG (T.P.), GODIN (M.), KNUDSEN (S.M.), SHEN (W.), CARLSON (G.), FOSTER (J.S.), BABCOCK (K.), MANALIS (S.R.) - Weighing of biomolecules, single cells and single nanoparticles inÌ fluid. - Nature, Nature publishing group, 446, p. 1066-9, avr. 2007.
-
(4) - GLENDINNING (P.) - Stability, instability and chaos : an introduction to the theory of nonlinear differential equations (Stabilité, instabilité et chaos : une introduction à la théorie des équations différentielles non linéaires). - Cambridge university press, 380 p. (1994).
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(5) - * - Cet ouvrage [4] constitue bonne introduction. Divers autres documents peuvent être trouvés sur le net. Nous conseillons par exemple « Lecture...
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