Une nouvelle gamme de détecteurs micrométriques
Grâce aux MEMS, ou systèmes microélectromécaniques, l’électronique moléculaire dispose de composants adaptés à l’échelle du micron. Des chercheurs du CNRS et de l’université de Bordeaux ont ainsi mis au point une série de détecteurs pour d’infimes variations de température, de lumière ou encore de composition chimique. Ces travaux, publiés dans Scientific Reports, combinent des couches de molécules déformables et un résonateur. Tout phénomène capable de déformer ces molécules peut ainsi être détecté à l’échelle des MEMS.
Malgré son essor, l’ingénierie de l’infiniment petit ne dispose pas encore de toutes les versions micro et nanométriques des composants électroniques. Des chercheurs du Centre de recherche Paul Pascal (CNRS/Université de Bordeaux), de l’Institut de chimie de la matière condensée de Bordeaux (CNRS/Université de Bordeaux/Bordeaux INP) et du Laboratoire de l’intégration du matériau au système (CNRS/Université de Bordeaux) ont conçu un détecteur multifonctionnel à faible coût économique et écologique de production. Il se compose d’un résonateur électromécanique, recouvert d’une couche de molécules de la famille des SCO : les composés à transition de spin. Leur spin magnétique, une propriété intrinsèque des particules, commute entre deux états selon des stimuli tels que la température, la pression ou la lumière. Si le résonateur reste toujours le même, des SCO différents sont choisis en fonction de ce que l’on souhaite détecter.
La modification de l’état magnétique des molécules de SCO par le stimulus déforme cette couche moléculaire, entraînant un changement que le résonateur convertit en un signal électrique. L’ensemble fonctionne comme un détecteur ultrasensible, notamment pour les composés volatils toxiques. Grâce à ces travaux, les MEMS peuvent à présent détecter tout phénomène modifiant le spin d’un SCO. Comme ces systèmes fonctionnalisés à l’échelle moléculaire peuvent adopter deux états différents, ils pourraient aussi offrir un moyen intéressant de stockage de l’information s’ils venaient à être miniaturisés davantage.
Référence
Matias Urdampilleta, Cedric Ayela, Pierre-Henri Ducrot, Daniel Rosario-Amorin, Abhishake Mondal, Mathieu Rouzières, Pierre Dechambenoit, Corine Mathonière, Fabrice Mathieu, Isabelle Dufour et Rodolphe Clérac
Molecule-based microelectromechanical sensors
Scientific Reports – Mai 2018
DOI: 10.1038/s41598-018-26076-2