IBM a étudié le comportement de structures moléculaires placées sur des surfaces artificielles. « L'objectif est de rendre ces molécules fonctionnelles dans le futur, pour les utiliser comme des interrupteurs ou des transistors par exemple », a déclaré Fabian Mohn, chercheur chez IBM. Ce sont des techniques de microscopie et d'imagerie avancées qui ont été utilisées pour voir comment se répartissait et se distribuait la charge de liaisons chimiques formées entre atomes et molécules placés sur ces surfaces.

« Cette percée de la recherche est un pas en avant dans la compréhension, le contrôle et le peaufinage des structures moléculaires des systèmes électriques », a déclaré le chercheur. Par exemple, une molécule qui aurait des propriétés intéressantes pour séparer des photons en charges positives et négatives dans chaque direction pourrait faciliter et rendre plus efficace la transformation de la lumière en électricité par les cellules solaires. 

Utiliser les recherches pour modifier le graphène

« Cette découverte permet aussi de mieux comprendre l'efficacité d'une structure moléculaire comme interrupteur, diode ou transistor », a déclaré Michael Crommie, professeur de physique à l'Université Berkeley de Californie, et chercheur auprès du Lawrence Berkeley National Laboratory. « Certaines personnes pensent qu'il serait intéressant d'utiliser les molécules comme des blocs de construction pour les systèmes électriques », a déclaré le chercheur qui n'a pas participé à la recherche d'IBM. « L'un des problèmes est de trouver comment organiser les molécules sur ces surfaces pour faire ce que nous voulons qu'elles fassent. Beaucoup de chercheurs travaillent sur le sujet. »

« La technique d'IBM repose sur un outil de diagnostic qui permet aux chercheurs de mieux caractériser les petites structures », a déclaré Michael Crommie. Les molécules sont des assemblages d'atomes ayant des configurations particulières et reliées entre elles par des liaisons chimiques. Elles se comportent différemment selon l'environnement. Les électrons maintiennent les atomes ensemble et donnent aux molécules toutes leurs propriétés. La façon dont les systèmes moléculaires peuvent se comporter est infini. « Les chercheurs aimeraient prédire le comportement moléculaire sur les surfaces et affiner les structures en conséquence », a expliqué l'universitaire. Par exemple, l'outil d'IBM pourrait aider les chercheurs du Lawrence Berkeley National Laboratory à créer des dispositifs de graphène plus efficaces en leur appliquant des modifications au niveau atomique. Michael Crommie voudrait modifier le graphène en ajoutant ou en supprimant une charge, ou encore voir comment le graphène influe sur le comportement d'une molécule.
[[page]]IBM a mené ses propres recherches sur le graphène. L'an dernier, l'entreprise a montré un transistor de graphène capable d'exécuter 155 milliards de cycles par seconde, soit 50% plus rapide que les précédents transistors expérimentaux réalisés par les chercheurs d'IBM. On sait que les flux d'électrons sont plus rapides sur les transistors au graphène que les transistors classiques, et permettent des transferts de données plus rapides entre les processeurs.

Cependant, des questions demeurent, notamment pour savoir si les molécules peuvent être utilisées comme base de construction pour les semi-conducteurs. Il est également difficile de prédire la portée des découvertes annoncées par IBM. « Il faudra sans doute des années de recherche et d'expérimentation pour vérifier si les structures moléculaires peuvent se comporter de manière rationnelle dans un environnement de synthèse », a estimé Michael Crommie. « C'est de la recherche fondamentale. Ce n'est pas comme optimiser un processus qui existe déjà. Les chercheurs d'IBM cherchent de nouvelles combinaisons de matériaux qui ne sont pas utilisées dans l'industrie. On est encore loin de la production », a ajouté l'universitaire.

Prochaine étape, des circuits à l'échelle nanométrique

Selon Fabian Mohn d'IBM, la prochaine étape pourrait consister à porter la technique plus loin, pour connecter des molécules ou fixer des molécules sur le métal pour réaliser des circuits à l'échelle nanométrique par exemple. L'objectif ultime d'IBM est de faire progresser la technologie pour fabriquer des dispositifs électroniques. Mais c'est au fur et à mesure des avancées qu'il sera possible de préciser l'orientation de cette recherche. « C'est comme l'informatique quantique. En principe, on pense que ça pourrait être utile. Mais nous n'en sommes pas encore au stade des applications directes », a déclaré le chercheur.