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RÉSUMÉ
Les picotechnologies sont un ensemble de savoir-faire et de techniques qui permettent de construire des machines avec le nombre d'atomes nécessaires à leur fonctionnement, c'est-à-dire avec une précision picométrique. À ce jour, ces outils sont encore au stade de l’émergence dans certains laboratoires de recherche et uniquement chez quelques constructeurs d'instruments scientifiques. Au-delà des techniques de fabrication atome par atome, molécule par molécule, ainsi que les moyens de caractérisation, la picotechnologie regroupe également la nano-communication et le nano-packaging, qui permettent d’exploiter les ressources physiques présentes dans un seul agrégat d'atomes, ou molécule ou macromolécule. Les molécules-machines individuelles élaborées se montrent actives dans un grand nombre de milieux différents, surface, espace ou à intérieur d'une cellule vivante.
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INTRODUCTION
Quel est le nombre minimal d'atomes nécessaires à la construction d'un calculateur, d'une machine mécanique, d'une mémoire, d'un instrument de mesure ou d'un transmetteur ? Les picotechnologies (pico = 10–12), ou technologies pour l'échelle atomique, désignent un ensemble de savoir-faire et de techniques en émergence dans certains laboratoires de recherche et chez quelques constructeurs d'instruments scientifiques qui vont permettre de construire des machines avec juste le nombre d'atomes nécessaires à leur fonctionnement, c'est-à-dire avec une précision picométrique.
La picotechnologie regroupe les outils de fabrication atome par atome, molécule par molécule, les moyens de caractérisation ultime, puis la nano-communication et le nano-packaging, nécessaires pour exploiter les ressources physiques présentes dans un seul agrégat d'atomes, dans une seule molécule ou macromolécule afin de réaliser des molécules-machines individuelles actives dans un grand nombre de milieux différents : sur une surface, dans l'espace ou à l'intérieur d'une cellule vivante.
En paraphrasant une expression bien connue, il reste beaucoup de place en dessous du nanomètre. Les picotechnologies se proposent d'explorer cet espace.
L'expertise technique et scientifique de référence
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4. Apporter ou fabriquer sur place
Après avoir préparé de la surface sous ultra-vide, il faut transférer sur celle-ci les molécules ou les atomes sans la polluer, ce qui interdit tout contact direct avec des solvants. Jusqu'à récemment, les adsorbats étaient transférés par sublimation de poudres contenues dans un creuset chauffé électriquement. Cependant, cette technique simple ne permet pas de déposer de grosses molécules à très basse tension de vapeur, ni des molécules trop fragiles par activation thermique. Cette difficulté a conduit à l'émergence de nouvelles solutions, d'une part, des techniques de transfert et, d'autre part, en contournant le problème, par la synthèse in situ de grosses molécules à partir de petits précurseurs dont la sublimation est facile.
4.1 Apporter atomes et molécules
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Dans certains cas, il est possible de minimiser la décomposition thermique des produits à transférer en les portant très rapidement et pendant un temps très court à haute température. Ce procédé de sublimation flash ne permet pas cependant de s'affranchir complètement de la fragmentation partielle des molécules les moins sublimables.
-
Une autre technique, utilisable quand les produits sont suffisamment solubles dans un solvant organique, est l'injection pulsée inventée par H. Tanaka et T. Kawai. Quelques microlitres de solution du produit sont introduits très rapidement dans l'enceinte UHV au travers d'une petite électro-vanne tout en maintenant un pompage efficace de façon à minimiser la quantité de solvant qui se dépose sur la surface.
Cette dernière technique n'est cependant utilisable que pour des molécules solubles dans un solvant de bas point d'ébullition et ayant peu d'affinité avec les surfaces métalliques comme le pentane ...
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BIBLIOGRAPHIE
-
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(3) - GIESSIBL (F.) - Advances in atomic force microscopy - Review of Modern Physics, 75, 949-983 (2003).
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(4) - DIDIOT (C.), PONS (S.), KIERREN (B.), FAGOT-REVURAT (Y.), MALTERRE (D.) - Nanopatterning the electronic properties of gold surfaces with self-organized superlattices of metallic nanostructures - Nature Nanotechnology, 2, 617-621 (2007).
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(5) - VARCHON (F.), MALLET (P.), MAGAUD (L.), VEUILLEN (J.-Y.) - Rotational disorder in few-layer graphene films on 6H-SiC(000-1) : A scanning tunneling microscopy study - Physical Review B 77, 165415 (2008).
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(6) - STOLYAROVA (E.), RIM (K.T.), RYU (S.), MAULTZSCH...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
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Microscopie à sonde locale
-
Microscopie à force atomique (AFM)
-
Nanostructures moléculaires. Systèmes moléculaires isolés et autoassemblés
-
Approche scientifique des surfaces – Caractérisation et propriétés
-
(Nano)structuration douce de surfaces
1 Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs
Zyvex (USA et Japon)
Omicron (Allemagne)
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