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German to French: Le carbone à la conquête de l'électrotechnique General field: Science Detailed field: Electronics / Elect Eng
Source text - German In der Mikroelektronik gibt das Mooresche Gesetz immer noch den Takt der Miniaturisierung vor. Es besagt, dass sich die Zahl der Transistoren auf einem Chip alle 18 Monate verdoppelt. Weil die fortschreitende Miniaturisierung allerdings immer schwieriger wird - die Strukturbreiten sind mittlerweile auf 22 Nanometer geschrumpft -, sucht man auch nach neuen Ansätzen, die ohne Silizium auskommen. Als heißer Kandidat für eine siliziumfreie Elektronik gilt Kohlenstoff. Zwar ist gewöhnlicher Kohlenstoff von Natur aus kein Halbleiter, man kennt aber eine Reihe von Nanostrukturen wie dünne Graphitschichten, winzige Zylinder oder Hohlkugeln, die vielversprechende Eigenschaften besitzen, die sich zur Herstellung von Bauelementen nutzen lassen.
Zu den Hoffnungsträgern gehören zweifelsohne die Kohlenstoffnanoröhrchen, deren Wände aus Kohlenstoffatomen bestehen, die zu Sechsecken angeordnet sind. Diese Wabenstruktur kann entlang eines Röhrchens verschiedene Orientierungen annehmen: Man kennt Zickzack-, Sessel- und chirale Muster, die mit unterschiedlichen elektronischen Eigenschaften einhergehen: Manche Röhrchen sind leitend wie ein Metall, andere halbleitend wie Silizium. Die halbleitenden Exemplare sind für die Elektronik von besonderem Interesse. Leider liefern die meisten Herstellungsverfahren eine Mischung aus metallischen und halbleitenden Nanoröhrchen, was die breite Verwendung der Kohlenstoffzylinder noch immer erschwert. Doch das könnte sich bald ändern. Eine Gruppe von Schweizer und deutschen Wissenschaftlern haben einen vielversprechenden Weg gefunden, große Mengen an uniformen, halbleitenden Nanoröhrchen auf recht einfache Art und Weise zu synthetisieren.
Wachsen auf einer Platinoberfläche
Die Wissenschaftler erzeugen zunächst ein flaches Kohlenwasserstoff-Molekül aus insgesamt 150 Atomen. Dieses Molekül, das die Gestalt eines dreiachsigen Propellers hat, wird auf einer Platinoberfläche abgeschieden und dann auf rund 500 Grad erhitzt. Dabei spalten sich die Wasserstoffatome ab, und aus dem flachen Molekül faltet sich allmählich ein kleines kuppelartiges Gebilde aus der Oberfläche. In einem zweiten chemischen Prozess wird Ethylengas hinzugesetzt. Es liefert weitere Kohlenstoffatome, die sich an den Rand der Kuppel anlagern und diese allmählich von der Platinoberfläche emporheben. Darunter wächst das Nanoröhrchen allmählich in die Höhe. Durchmesser und Orientierung des zylindrischen Gebildes sind durch die Kuppelform vorgegeben.
Auf diese Weise erhielten die Forscher um Roman Fasel vom Schweizer Forschungsinstitut Empa in Dübendorf und Martin Jansen sowie Konstantin Amsharov vom Max-Planck-Institut für Festkörperforschung in Stuttgart bis zu 300 Nanometer lange Nanoröhrchen, die wie Borsten auf der Platinoberfläche angeordnet waren. Sämtliche Röhrchen waren Halbleiter und identisch im Aufbau. Auf einem Quadratzentimeter Platin wuchsen mehr als 100 Millionen solcher Kohlenstoffzylinder, berichten Fasel und seine Kollegen in der Zeitschrift „Nature“ (doi: 10.1038/nature13607).
Schon zuvor neue Entwicklungen
Halbleitende Nanoröhrchen aus Kohlenstoff gelten als vielversprechendes Material für die „siliziumfreie“ Mikroelektronik (F.A.Z. vom 18. Juni). Weil sich durch ein äußeres elektrisches Feld die Leitfähigkeit des Materials steuern lässt, kann man daraus Dioden und Transistoren herstellen. Und aufgrund ihrer Dimensionen ist eine weitere Miniaturisierung der Schaltelemente und -kreise möglich.
Wie eine Elektronik aus Kohlenstoff aussehen könnte, haben Forscher vom IBM-Forschungszentrum Thomas J. Watson in Yorktown Heights (New York) vor zwei Jahren aufgezeigt. Hongsik Park und seine Kollegen präsentierten damals einen Computerchip, der mit 10.000 Nanoröhrchen-Transistoren bestückt war. Und an der Stanford-Universität haben Wissenschaftler im vergangenen Jahr einen kompletten Rechner aus Nanoröhrchen gebaut. Sein Herz besteht aus 178 Transistoren aus Kohlenstoff, und er kann einfache Operationen und Befehlssätze ausführen. Seine Leistung ist nach Ansicht von Subhasish Mitra und seinen Mitarbeitern vergleichbar mit einem Mikroprozessor der Firma Intel aus dem Jahr 1971.
Translation - French Dans le domaine de la microélectronique, la loi de Moore indique encore et toujours la voie de la miniaturisation. Cette loi veut que le nombre de transistors présents sur une puce double tous les 18 mois. Les avancées en matière de miniaturisation devenant toutefois de plus en plus difficiles (les structures ne dépassent plus 22 nanomètres de largeur), la recherche s'oriente maintenant vers des approches sans silicium. Le carbone est en tête de liste pour l'électronique sans silicium. Certes, le carbone n'est pas semi-conducteur par nature. Mais il existe de nombreuses nanostructures aux propriétés prometteuses et susceptibles d'être utilisées composants, telles que les couches de graphite, les cylindres minuscules ou les sphères creuses.
Parmi les autres favoris figurent bien entendu les nanotubes de carbone, dont les parois sont composées d'atomes de carbone, organisés en hexagone. Cette structure en nid d'abeille peut prendre plusieurs formes sur un nanotube : les motifs en zigzag, en fauteuil ou encore les motifs chiraux, aux propriétés électroniques variées : certains nanotubes sont aussi conducteurs que le métal, d'autres ne sont que semi-conducteurs, à l'instar du silicium. Les spécimens semi-conducteurs sont particulièrement intéressants pour l'électronique. Malheureusement, la plupart des procédés de fabrication aboutissent à des mélanges de nanotubes métalliques et semi-conducteurs, ce qui rend une utilisation plus large des cylindres de carbone encore plus difficile. Mais cela pourrait bientôt changer. Un groupe de chercheurs suisses et allemands ont trouvé une solution prometteuse et simple pour synthétiser de grandes quantités de nanotubes semi-conducteurs et uniformes.
La croissance sur du platine
Les scientifiques commencent par mettre au point une molécule plate d'hydrocarbure composée de 150 atomes. Cette molécule, qui a la forme d'une hélice à trois axes, est déposée sur une surface de platine et ensuite chauffée à environ 500 degrés. Ce procédé permet de séparer les atomes d’hydrogène, et la molécule plate se transforme alors en une petite structure en forme de coupole sur la surface. On rajoute ensuite de l'éthylène gazeux, par un deuxième procédé chimique. Ceci permet de produire des atomes de carbone supplémentaires, qui se fixent à la base de la coupole. Celle-ci se soulève alors lentement de la surface en platine. Sous la coupole, le nanotube croît peu à peu vers le haut. Le diamètre et l'orientation de la structure cylindrique dépendent de la forme de la coupole.
De cette façon, des équipes de Roman Fasel de l'Institut de recherche suisse Empa à Dübendorf, ainsi que et de Martin Jansen et Konstantin Amsharov de l'Institut de recherche sur l'état solide Max Planck de Stuttgart, ont obtenu des nanotubes mesurant jusqu'à 300 nanomètres, organisés comme des poils sur la surface de platine. Les tubes étaient tous semi-conducteurs et de structure identique. Sur un centimètre carré de platine, ont poussé plus de 100 millions de ces cylindres de carbone, rapportent M.Fasel et ses collègues dans le journal "Nature" (doi: 10.1038/nature13607).
Des avancées par le passé
Les nanotubes de carbone semi-conducteurs représentent un matériau prometteur pour la microélectronique sans silicium (confère numéro du Frankfurter Allgemeine Zeitung du 18 juin). Et c’est grâce à sa conductibilité contrôlable via un champ électrique extérieur qu’il peut servir à fabriquer des diodes et des transistors. De plus, les dimensions de ces derniers permettent de miniaturiser davantage les éléments et les circuits de commutation électroniques.
Il y a deux ans, les chercheurs du centre de recherche IBM Thomas J.Watson à Yorktown Heights (New York), ont montré à quoi pourrait ressembler l'électronique à base de carbone. Hongsik Park et ses collègues ont présenté à l'époque une puce d'ordinateur équipée de 10 000 transistors en nanotubes. Et à l'Université de Stanford, des chercheurs avaient, par le passé, fabriqué tout un ordinateur avec des nanotubes. Son cœur est composé de 178 transistors de carbone, et il est capable d'exécuter des opérations et des instructions simples. Ses performances sont, d'après Subhasisch Mitra et ses collègues, comparables à celle d'un micro-processeur de la marque Intel de l'année 1971.
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Master's degree - Grenoble Alpes Université
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Years of experience: 8. Registered at ProZ.com: Jan 2017.
German to French (Université Stendhal Grenoble III - Université Grenoble Alpes) English to French (Université Stendhal Grenoble III - Université Grenoble Alpes)
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My name is Clémentine Raffin. I am a freelance translator. I translate from English and Germand into French, which is my mother tongue. After I completed a Master's degree in Multilingual Specialized Translation at Grenoble-Alpes University, I am now specialized in marketing translation. I also do legal, technical and business translation.
My CAT tool is Trados Studio 2014.
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