Nanosciences et nanotechnologies, deux domaines d'importance : la nano-optique et la nanoélectronique

Christine Louala (1) , Nathalie Vedovotto (1)

1 INIST - Institut de l'information scientifique et technique

Le développement des nanosciences et nanotechnologies entraîne des mutations conceptuelles qui intègrent les apports de la physique quantique. Ce tournant technologique aux enjeux multiples aura un impact incontestable sur notre environnement et notre mode de vie. Ce dossier de synthèse aborde les principaux aspects de deux domaines importants en matière de nanosciences : la Nano-optique et la Nanoélectronique.La nano-optique traite de l’interaction du rayonnement électromagnétique avec la matière nanostructurée à une échelle inférieure à la longueur d’onde d’irradiation (dimension sub-longueur d’onde). Les objectifs principaux de cette discipline portent sur l’étude des phénomènes liés à cette interaction, notamment le confinement optique dans la région du champ proche. Ce dossier met l’accent sur l’étude des effets d’électrodynamique quantique en cavité comme la modification de l’émission spontanée basée sur l’effet Purcell en régime de couplage faible, le couplage fort exciton-photon, les sources de photons uniques ou de photons jumeaux pour l’information quantique et les lasers à faible seuil, voire sans seuil. Sont également présentées les applications résultant des effets optiques en champ proche et qui ont conduit au développement de techniques comme les microscopies optiques en champ proche, la spectrométrie et la détection de molécules uniques.La nanoélectronique découle de la quête permanente de miniaturisation de la microélectronique, visant à améliorer les performances des dispositifs tout en diminuant leur coût de fabrication. Cette démarche s’est heurtée à des limites physiques et technologiques dès lors que les dimensions sont devenues inférieures à quelques dixièmes de micromètres. Elle a donc induit une mutation visant à reconsidérer les bases physiques du fonctionnement des composants électroniques et de leur assemblage pour former des circuits complexes.Ce dossier aborde les deux approches complémentaires utilisées : la voie descendante, ou "top-down", qui consiste à miniaturiser les dispositifs jusqu'à atteindre l'échelle nanométrique, et la voie ascendante, ou "bottom-up", qui vise à concevoir des nanosystèmes en assemblant des éléments de base de la matière : atomes, groupes d'atomes ou molécules. Il considère également les matériaux utilisés, conventionnels ou formés de nano-objets, ainsi que les composants et circuits élaborés, CMOS ultimes, dispositifs à un seul électron, et aborde également les dispositifs d’électronique de spin ou moléculaire.

Mots clés: Confinement optique; Couplage exciton-photon; Couplage faible; Couplage fort; Dispositif à un électron; Electrodynamique quantique; Electronique de spin; Electronique moléculaire; Information quantique; Miniaturisation; Nano-optique; Nanomatériau; Nanotechnologie; Nanotube; Nanoélectronique; Onde évanescente; Optique de champ proche; Plasmonique

Domaines: Micro et nanotechnologies/Microélectronique

Christine Louala, Nathalie Vedovotto. Nanosciences et nanotechnologies, deux domaines d'importance : la nano-optique et la nanoélectronique. [Rapport de recherche] Institut de l'Information Scientifique et Technique (INIST-CNRS). 2004, 107 p. ⟨hal-01456974⟩