Année après année, la finesse des circuits intégrés n'en finit plus de battre des records. La voilà qui affiche désormais en production quelque 45 nm¹, contre 90 nm en 2004, l'objectif visé par l'industrie du silicium étant de descendre à 15, voire 10 nm. L'intérêt ? Plus les éléments de base des circuits – les transistors – sont petits, plus on peut en mettre sur une puce. Et plus on gagne en puissance de calcul.
Alors pour pousser les circuits aux confins de la miniaturisation, les équipes « défrichent toutes sortes de pistes, comme l'utilisation de transistors à base de nanotubes de carbone ou de nanofils de silicium, ou encore à base de graphène, un cristal composé d'atomes de carbone » dit Jean-Marie Lourtioz, directeur de l'Institut d'électronique fondamentale. Les experts ès nanosciences tentent aussi de développer des structures à l'échelle atomique ou moléculaire. « Utiliser un et un seul atome ou une et une seule molécule comme brique électronique élémentaire et disposer ainsi d'un mode de traitement de l'information nettement plus rapide est la voie ultime », dit Henri Mariette, responsable d'une équipe CEA-CNRS à l'Institut Néel du CNRS. Pour l'heure, ces systèmes électroniques dits « quantiques » en sont à leurs prémices.
Autre champ très actif : l'électronique de spin, ou spintronique. Alors que l'électronique traditionnelle utilise uniquement la charge électrique de l'électron pour propager des signaux à l'intérieur d'un réseau de transistors, cette discipline fait appel aux propriétés magnétiques des électrons. Un effet physique déjà mis à profit pour stocker l'information dans les disques durs des ordinateurs et des serveurs.


Désireux d'approfondir leurs travaux, les chercheurs rêvent d'exploiter l'orientation du spin des électrons² pour leur faire mémoriser de l'information dans des circuits combinant électronique et magnétisme. Plus concrètement, la spintronique « a donné naissance à plein d'autres nouveaux effets physiques en dehors de la célèbre magnétorésistance géante³, dit Frédéric Nguyen Van Dau, directeur de l'Unité mixte de physique CNRS / Thalès⁴. Certains phénomènes, comme le “transfert de spin”, permettent même d'envisager des mémoires fonctionnant sans que l'on ait besoin d'appliquer localement le champ magnétique pour les écrire, comme aujourd'hui. Cette technique devrait faciliter le développement de la filière des mémoires dites MRAM qui présentent l'avantage d'être rapides et de conserver l'information sans apport d'énergie ».
Électronique quantique, spintronique… Une troisième électronique pourrait bien émerger grâce aux nanosciences : l'électronique plastique. Georges Hadziioannou, du Laboratoire de chimie des polymères organiques (LCPO)⁵, planche ainsi sur les polymères semiconducteurs, des matériaux à base de carbone présentant des propriétés similaires à celles du silicium. À la clé : des écrans d'affichage souples de grande surface et des cellules photovoltaïques pliables. « L'électronique plastique n'a pas l'ambition de détrôner l'électronique classique mais de la compléter, dit-il. Les polymères semiconducteurs présentent l'énorme avantage d'être flexibles, d'où, par exemple, la possibilité de les glisser dans des habits. Surtout, ils sont plus faciles à produire, donc moins chers, que les circuits intégrés traditionnels. »