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Walther-Meißner-Institut (WMI), Bayerische Akademie der Wissenschaften
Chair for Technical Physics (E23), Technische Universität München

Nanomechanics in the French Media

BADW

November 29, 2013



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Circuit

© Jon Sullivan

Micro-ondes, nano-électromécaniques et pourquoi ça nous intéresse

The joint work between Walther-Meißner-Institut and l’École Polytechnique Fédérale de Lausanne on electro-nanomechanical systems made it into the French general media. Both groups developed a new technique for controlling the propagation of microwaves.

French Press Release:

Dans notre société, les micro-ondes sont omniprésentes, qu’il s’agisse du faire fonctionner un téléphone portable ou un routeur sans fil. Elles sont également utilisées dans la navigation pour guider les avions, et même dans certaines voitures.

Afin de gérer ces ondes électromagnétiques, il est nécessaire de pouvoir contrôler la façon dont elles se propagent. Et cela relève de la gageure.

A titre d’exemple, afin de pouvoir stocker un signal durant quelques millisecondes seulement, la présence de plusieurs centaines de kilomètres de câbles électriques est requise, ce qui provoque la détérioration du signal. A tel point qu’il faut ensuite l’amplifier régulièrement tout au long de son parcours à travers le guide d’onde.

Des chercheurs suisses sont parvenus à retenir une micro-onde prisonnière dans une puce pendant plusieurs millisecondes, puis à la restituer sans pertes, une prouesse, quant on sait que cette durée de stockage requiert habituellement des centaines de kilomètres de câbles électriques et des amplificateurs.

Un petit pont vibrant

A la place d’utiliser les composant électroniques classiques pour retenir une onde, tels que des condensateurs ou des bobines, les scientifiques ont recouru à un nano-oscillateur mécanique, soit une sorte de pont vibrant, d’une taille mille fois plus petite que celle d’un cheveu humain. Cette astuce a permis de stocker un signal électromagnétique pendant 3,5 millisecondes dans un circuit, puis de le propager sur commande, sans qu’il perde en qualité de manière significative, ou ne subisse de distorsions. Le tout sur une puce de 6 millimètres sur 10. Un temps qui peut paraître très court, mais qui est substantiel dans le monde des micro-ondes. « Afin de retenir une onde durant 3,5 millisecondes avant de la propager à nouveau, il faudrait normalement la faire circuler le long de 600 kilomètres de câbles coaxiaux », commente Xiaoqing Zhou, auteure principale de la publication.

Les utilisation pratiques

Pour le moment, le dispositif  fabriqué par chercheurs suisses ne fonctionne qu’à de très basses températures, c’est-à-dire à peine au-dessus du zéro absolu (-273,15 °C). Cet environnement est pour l’instant nécessaire, le circuit étant composé de matériaux super-conducteurs.

Le principe pourrait cependant être utilisé sur des dispositifs pouvant fonctionner à température ambiante avec plusieurs domaines d’utilisation.

Il suffira de rappeler que la téléphonie mobile repose sur les micro-ondes ainsi que la télévision par câble et l’accès Internet par câble coaxial et que les protocoles de transmission sans fil pour réseaux locaux tels que Wi-Fi, Bluetooth emploient également des micro-ondes. Sans parler des fours à micro-ondes domestiques…à propos : je vais me chauffer quelque chose !