La nanotechnologie d'IBM pourrait améliorer les téléphones cellulaires

Les nanotechnologies pourraient un jour étendre la portée de votre téléphone cellulaire tout en améliorant sa durée de vie si un prototype d'IBM venait à être commercialisé.

Les chercheurs de l'entreprise utilisent la nanotechnologie pour construire une future génération d'émetteurs-récepteurs sans fil. dans les téléphones aujourd'hui. Ils seront également fabriqués avec un matériau moins coûteux, selon IBM. Le hic, c'est que les nouvelles puces ne seront probablement plus entre les mains des consommateurs avant cinq ou dix ans.

Les scientifiques, parrainés par la DARPA (Agence américaine de recherche avancée pour la défense), ont construit des prototypes de transistors. matériau, appelé graphène. C'est une forme de graphite qui se compose d'une seule couche d'atomes de carbone disposés dans un modèle en nid d'abeilles. La structure de graphène permet aux électrons de le traverser très rapidement et lui donne une plus grande efficacité que les matériaux de puce de l'émetteur-récepteur, a déclaré Yu-Ming Lin, un membre du personnel de recherche d'IBM à Yorktown Heights, New York. Le projet fait partie du programme CERA (Carbon Electronics pour les applications de radiofréquence) de la DARPA

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IBM a annoncé jeudi que les chercheurs avaient atteint une fréquence de 26GHz sur des transistors prototypes de graphène. Les transistors utilisés dans l'essai avaient une longueur de grille de 150 nanomètres, et les chercheurs visent une longueur de grille de 50 nm qui permettrait des fréquences supérieures à 1 Hz.

Ces fréquences sont bien supérieures à ce que les réseaux cellulaires utilisent aujourd'hui. Il peut y avoir des utilisations militaires et médicales pour des fréquences supérieures à 1THz, comme voir des armes cachées ou faire de l'imagerie médicale sans utiliser de rayons X nocifs, a dit Lin. Contrairement à une radiographie, les fréquences dans la gamme des térahertz seraient inférieures à la fréquence de la lumière visible, donc il n'aurait pas les mêmes dangers de rayonnement, dit-il.

Mais à des fréquences conventionnelles, les émetteurs-récepteurs à base de graphène les téléphones cellulaires et les stations de base sont plus sensibles et mieux à même de capter les signaux faibles. La clé est le rapport signal / bruit, ou être capable de distinguer le signal radio des autres ondes qui l'entourent. À une distance donnée, un téléphone avec un meilleur rapport signal sur bruit peut mieux tirer parti du signal disponible depuis la tour cellulaire la plus proche. Un téléphone plus sensible pourrait même fonctionner dans les zones où les téléphones d'aujourd'hui ne peuvent pas, a déclaré Lin. En outre, les puces au graphène consomment moins d'énergie que les radios cellulaires actuelles, ce qui fait que les piles durent plus longtemps.

Plusieurs matériaux spécialisés ont été utilisés dans les radios haute fréquence, notamment l'arséniure de gallium, le germanium et le phosphure d'indium. Le graphène est une alternative moins coûteuse qui pourrait fonctionner à des fréquences plus élevées que celles-ci, a-t-il dit. Il s'agit d'une substance bidimensionnelle faite de carbone, que Lin compare à un nanotube non emballé.

Les fabricants de téléphones portables s'efforcent de fournir aux utilisateurs de meilleurs signaux et une plus grande autonomie, ainsi que de réduire les coûts. Bruederle. En fait, les opérateurs mobiles sont obligés de mettre en place plus de stations de base pour se rapprocher suffisamment des abonnés pour fournir les débits de données élevés qu'ils recherchent avec les services 3G (troisième génération). Les radios plus sensibles pourraient alléger ce fardeau. Comme le dit Bruederle, il n'y a pas de garantie qu'ils utiliseront des puces graphène.

Une tendance actuelle consiste à utiliser la technologie CMOS existante pour les émetteurs-récepteurs et à les intégrer à d'autres composants de téléphones portables dans une puce. Cela réduit les coûts grâce à l'intégration et à l'utilisation d'une technologie de puce à haut volume, a déclaré Bruederle. Selon lui, le graphène ne ferait probablement pas son apparition sur le marché avant 10 ans, a-t-il déclaré.

"La CMOS commence à faire face à certains défis" pour continuer à améliorer ses performances. "Mais les ingénieurs sont incroyablement innovants, c'est une cible en mouvement."

(Reportage additionnel par Agam Shah à San Francisco.)