Micro- et Nanotechnologie

Le PSI participe à des projets de recherche spatiale. C’est ainsi que s’enrichit le savoir sur notre système solaire, mais aussi que se renforce la renommée de la Suisse en tant que développeur fiable d’équipement spatial de pointe.

L’électronique doit rapetisser, devenir plus rapide et surtout moins énergivore. Au PSI, plusieurs groupes de recherche se penchent aussi sur ces thématiques. Des améliorations graduelles à la réorientation totale: voici un aperçu de qui travaille sur quoi en ce moment.

Oles Sendetskyi, lauréat d'un Founder Fellowship à l'Institut Paul Scherrer PSI, veut utiliser l’inversion de polarité de certains nanoaimants pour développer une source durable de courant électrique pour petits appareils.

Des chercheurs de l’Institut Paul Scherrer PSI ont réalisé des radiographies détaillées en 3D d’une puce informatique usuelle. Dans le cadre de leur expérience, ils ont analysé une petite portion de puce qu’ils avaient préalablement découpée. Durant la mesure, cet échantillon est resté intact. Pour les fabricants, déterminer si la structure de leurs puces est conforme aux normes représente un défi. Ces résultats constituent donc une possibilité d’application importante pour un procédé spécifique de tomographie à rayons X que les chercheurs du PSI développent depuis quelques années.

80 % des produits de l’industrie chimique sont fabriqués par recours à la catalyse. Ce procédé est également indispensable dans la conversion énergétique et l’épuration des gaz d’échappement. L’industrie teste donc continuellement de nouvelles substances et de nouvelles configurations susceptibles de déboucher sur de nouveaux procédés catalytiques plus performants. Des chercheurs de l’Institut Paul Scherrer PSI à Villigen et de l’ETH Zurich ont à présent développé une méthode qui permet d’améliorer nettement la précision de tels essais, ce qui devrait accélérer la recherche de solutions optimales.

Des chercheurs de l’Institut Paul Scherrer ont produit un grand nombre de maquettes détaillées du Cervin. Chacune d’elles mesure moins d’un dixième de millimètre. Ils démontrent ainsi comment fabriquer en série des objets 3D aussi délicats. Les matériaux qui portent à leur surface de minuscules structures 3D de ce genre présentent souvent des propriétés susceptibles de réduire l’usure de composants mécaniques, par exemple.

Des chercheurs de l’Institut Paul Scherrer (PSI) ont créé un matériau artificiel à partir d’un milliard de minuscules aimants. Fait étonnant : il s’avère à présent que les propriétés magnétiques de ce métamatériau changent avec la température de sorte qu’il peut prendre des états différents, semblable à l’eau qui a un état gazeux, un état liquide et un état solide.

Des chercheurs de l’Institut Paul Scherrer ont réussi à produire dans un matériau semi-conducteur un schéma régulier, 16 fois plus petit que dans les puces informatiques actuelles. Ils ont ainsi fait un grand pas vers des composants informatiques encore plus petits. L’industrie considère que des structures de cette taille seront la norme en 2028.

Entretien avec Gabriel AeppliGabriel Aeppli dirige depuis 2014 le département de recherche Rayonnement synchrotron et nanotech-nologie au PSI. Auparavant, ce Suisse d’origine a créé à Londres un centre de recherche de premier plan dans le domaine de la nanotechnologie. Dans cet entretien, Gabriel Aeppli explique les approches de recherche qui pourront être réalisées à l’avenir aux grands instruments de recherche du PSI. Il évoque aussi son regard sur la Suisse.

Le laser à rayons X SwissFEL du PSI permettra de visualiser les différentes étapes de processus très rapides. Un nouveau procédé devrait rendre possibles des expériences encore plus précises : il consiste à fractionner chaque impulsion de rayons X, et à faire en sorte que chaque fraction de l’impulsion atteigne l’une après l’autre l’objet étudié. Le principe de ce processus rappelle celui de l’ancienne chronophotographie.

Des chercheurs de l'Institut Paul Scherrer et de l'ETH Zurich ont créé des images en 3D de minuscules objets, et ont même réussi à visualiser au niveau de ces derniers des détails de 25 nanomètres (1 nanomètre = 1 million de millimètre). En plus de déterminer la forme de leurs objets d'étude, ils ont pu également mettre en évidence la façon dont un élément chimique donné (le cobalt) était réparti au sein de ces derniers, tout en étant capables d'établir si ce même élément était présent sous forme de liaison chimique ou sous forme pure.

A l'avenir, la communication au sein des puces informatiques et entre les différents composants des ordinateurs devrait pouvoir être accélérée grâce à de minuscules lasers intégrables dans les puces de silicium. Les experts ont longtemps cherché un matériau adéquat pour ces lasers, qui soit compatible avec le processus de fabrication des puces de silicium. Des chercheurs du Forschungszentrum Jülich et de l'Institut Paul Scherrer avec des Collègues du ETH Zurich ont à présent réalisé un progrès important.

Les salles blanches de l’Institut Paul Scherrer (PSI) abritent des processus hypersensibles. Un seul grain de poussière au mauvais endroit pourrait avoir des conséquences fatales. Plongée dans les coulisses de ces espaces où, propreté oblige, même les crayons sont interdits.

Forscher des PSI und der ETH Zürich haben mit Kollegen vom Politecnico di Milano in der aktuellen Ausgabe der wissenschaftlichen Fachzeitschrift "Nature Photonics" eine Methode erarbeitet, einen Laser zu entwickeln, der schon bald in den neuesten Computern eingesetzt werden könnte. Damit könnte die Geschwindigkeit, mit der einzelne Prozessorkerne im Chip miteinander kommunizieren, drastisch erhöht werden. So würde die Leistung der Rechner weiter steigen.Cette actualité n'existe qu'en allemand.

Des chercheurs de l’Institut Paul Scherrer (PSI) et de l’Indian Institute of Science Education and Research ont fabriqué un agencement de molécules magnétiques, au sein duquel ils ont réussi à « désactiver » de manière ciblée le magnétisme d’une molécule sur deux. Résultat : un damier magnétique, où les scientifiques ont pu manipuler de façon sélective l’état quantique d’une partie des molécules. La possibilité de modifier de manière ciblée les états d’objets quantiques isolés est une condition préalable essentielle pour le développement d’ordinateurs quantiques.

Zieht man ein Stück Silizium auseinander, erzeugt man in dessen Inneren eine mechanische Spannung, die die elektronischen Eigenschaften des Materials deutlich verbessern kann. Forscher des Paul Scherrer Instituts und der ETH Zürich haben mit einem neuen Verfahren in einer Siliziumschicht extrem verspannte Nanodrähte erzeugt. Für ein Material, das als Grundlage für Elektronikbauteile dienen kann, wurde dabei die bislang höchste mechanische Spannung gemessen. Ziel ist es, auf Basis solcher Drähte leistungsfähige Transistoren für Mikroprozessoren herzustellen.Cette actualité n'existe qu'en allemand.

Des chercheurs de l’Institut Paul Scherrer ont cherché à savoir comment faire pour que le germanium, ce matériau semi-conducteur, puisse envoyer de la lumière laser. Comme matériau laser, le germanium, tout comme le silicium, pourrait être la base de puces informatiques d’un nouveau genre, qui transmettraient les informations sous forme de lumière. Cette technologie permettrait de révolutionner le flux de données sur les puces, et donc faire avancer la puissance des systèmes électroniques.

Les lasers à rayons X sont de nouvelles sources de lumière, à partir desquelles les scientifiques espèrent faire des découvertes sur la constitution et sur le fonctionnement de la matière au niveau atomique. La valeur scientifique d’un laser à rayons X dépend de la qualité des impulsions qu’il produit et avec lesquelles les chercheurs illuminent les objets de leurs recherches. Pour la première fois, une équipe internationale dirigée par des scientifiques de l‘Institut Paul Scherrer (PSI) a pu mesurer ces impulsions avec précision.

Einem vom PSI geleiteten Forscherteam ist es gelungen, harte Röntgenlaserstrahlung 100'000-fach zu konzentrieren und so an einem Punkt Röntgenstrahlung zu erzeugen, die so intensiv war wie wohl nirgends zuvor. Als Linsen verwendeten die Forscher winzige Ringstrukturen aus Diamant à dem Material, das am besten dem Röntgenlaserlicht standhält. Diese Entwicklung schafft die Voraussetzung für einen Teil der Experimente am SwissFEL, dem geplanten Röntgenlaser des PSI.Cette actualité n'existe qu'en allemand.

Depuis des décennies, les scientifiques mènent des recherches sur les monopôles magnétiques, c’est-à-dire des charges magnétiques distinctes qui pourraient se déplacer de manière isolée à la manière de charges électriques. Une équipe de chercheurs de l’Institut Paul Scherrer et de l’University College de Dublin est parvenue à créer des monopôles sous la forme de quasi-particules dans une disposition d’aimants de la taille du nanomètre et à observer directement leur mouvement.