Comment la nanotechnologie révolutionne les technologies de l'information et de la communication

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Les technologies de l’information et de la communication constituent un secteur industriel important, en croissance rapide, avec un taux d’innovation élevé. D’énormes progrès ont été réalisés grâce à la transition de l’électronique traditionnelle vers l’électronique nanotechnologique. La nanotechnologie a créé un changement considérable dans les technologies de l'information et de la communication.

Domaines révolutionnaires

Les percées dans les technologies de l’information et de la communication grâce aux nanotechnologies peuvent se produire en deux étapes. La première étape est une approche de miniaturisation descendante qui fera passer les microstructures conventionnelles au-delà des frontières de la nanotechnologie. Deuxièmement, à plus long terme, l’ingénierie ascendante de la nanoélectronique et des nanosystèmes émergera en utilisant des technologies telles que le processus d’auto-organisation pour assembler des circuits et des systèmes.

Développements

Des développements ont lieu sur l'(opto)électronique ultra-intégrée combinée à une technologie sans fil puissante comme produits de masse à bas prix, l'ultra miniaturisation, la conception de capteurs innovants, la production de circuits polytroniques puissants et bon marché, de nouvelles architectures de systèmes utilisant la nanotechnologie pour le futur calcul de l'ADN qui est une interface avec les processus biochimiques et l'informatique quantique qui peut résoudre des problèmes pour lesquels il n'existe pas d'algorithmes classiques efficaces. Grâce au développement de composants nanoélectroniques, la cryptographie quantique pour les applications militaires et de renseignement est en train d'émerger.

Stockage mémoire

Avant l'avènement de la nanotechnologie, le stockage mémoire reposait sur des transistors, mais des matrices reconfigurables sont désormais créées pour stocker de grandes quantités de données dans un espace réduit. Par exemple, nous pouvons nous attendre à voir l’introduction de RAM magnétiques et d’éléments tunnel résonants dans les circuits logiques dans un avenir proche. Chaque nanobit d'un périphérique de stockage de mémoire est utilisé pour stocker des informations. Une électronique moléculaire basée sur des nanotubes de carbone ou des macromolécules organiques sera utilisée.

Semi-conducteurs

La nano-amplification et l'intégration de puces sont utilisées pour construire des dispositifs à semi-conducteurs capables même de maintenir et de neutraliser le flux électrique. Des nanocircuits intégrés sont utilisés dans les puces de silicium pour réduire la taille des processeurs. Les approches prometteuses de succès à moyen terme comprennent par ex. Logique quantique rapide à flux unique (RSFQ) ou transistors à électron unique.

Périphériques d'affichage et audio

La qualité de l’image et la résolution des appareils d’affichage se sont améliorées grâce à la nanotechnologie. La nanopixelisation de ces appareils donne l’impression que l’image est réelle. De même, la modulation de fréquence dans les appareils audio a été numérisée jusqu'au milliardième bit de signal.

Traitement et transmission des données

Dans le domaine du traitement et de la transmission des données, le développement de composants électroniques, optiques et optoélectroniques devrait conduire à une réduction des coûts ou à des processus plus précis dans le domaine de la technologie de fabrication. Le développement de composants logiques et de stockage à l'échelle nanométrique est réalisé pour la technologie CMOS actuellement dominante utilisant des points quantiques et des nanotubes de carbone. Les cristaux photoniques ont le potentiel d'être utilisés dans des circuits purement optiques comme base pour le futur traitement de l'information basé uniquement sur la lumière (photonique). En électronique moléculaire, la nanotechnologie peut être utilisée pour assembler des composants électroniques dotés de nouvelles caractéristiques au niveau atomique, avec des avantages tels qu'une densité de compactage potentiellement élevée. Des composants plus petits, plus rapides et de meilleure qualité basés sur des effets de mécanique quantique, de nouvelles architectures et un nouveau concept informatique biochimique appelé calcul de l'ADN sont possibles grâce à la nanotechnologie. Le nouveau phénomène, appelé effet « mirage quantique », pourrait permettre le transfert de données au sein de futurs circuits électroniques à l'échelle nanométrique trop petits pour utiliser des fils.

Futurs domaines des nanotechnologies

La nanotechnologie est la prochaine révolution industrielle et l’industrie des télécommunications en sera radicalement transformée à l’avenir. La nanotechnologie a révolutionné les secteurs des télécommunications, de l'informatique et des réseaux. Les technologies d'innovation émergentes sont :

*Nanomatériaux dotés de nouvelles propriétés optiques, électriques et magnétiques

* Chipsets, mémoire et processeurs sans silicium plus rapides et plus petits

*Ordinateurs de nouvelle science basés sur l'informatique quantique

*Systèmes avancés de microscopie et de fabrication

*Commutateurs de télécommunications plus rapides et plus petits, y compris les commutateurs optiques

*Phénomènes de transmission à plus grande vitesse basés sur la plasmonique et d'autres phénomènes de niveau quantique

* MEMS à l'échelle nanométrique :systèmes micro-électro-mécaniques