Micro Systèmes n°49 janvier 1985
Micro Systèmes n°49 janvier 1985
  • Prix facial : 24 F

  • Parution : n°49 de janvier 1985

  • Périodicité : mensuel

  • Editeur : Société Parisienne d'Edition

  • Format : (203 x 271) mm

  • Nombre de pages : 198

  • Taille du fichier PDF : 137 Mo

  • Dans ce numéro : dossier sur l'ordinateur biologique.

  • Prix de vente (PDF) : gratuit

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Un problème dans la réalisation de « biocircuits »  : l'inévi- Dossier table imperfection des systèmes organiques imposant une redondance des composants. Encadré 3 Dispositif pour l'électrocristallisation. (Photo CNRS et D. Jérôme.) Research Laboratory à Washington, a démontré la possibilité d'utiliser les polymères comme une sorte de fil moléculaire. Citons notamment le polyacétylène de formule (CH)x et les polythiazyls (SN)x• La fabrication et l'assemblage des circuits moléculaires peuvent être envisagés selon deux approches  : l'une, « passive », s'apparente à la technique mise en oeuvre pour la réalisation des circuits au silicium. Lorsqu'elles sont irradiées par laser ou par faisceau électronique, les molécules organiques subissent des altérations irréversibles dues à des ruptures de LE TRANSPORT DES SIGNAUX A L'INTERIEUR DES COMPOSANTS MOLECULAIRES Les matériaux moléculaires, qu'ils soient organiques ou biologiques, ont l'avantage de présenter une grande variété de systèmes de transport énergétique susceptibles d'être utilisés pour la commutation des signaux. Outre•les électrons et les « trous », comme dans les semiconducteurs minéraux, les ions, les photons, les phonons, les solitons et les excitons peuvent également participer au transpott des signaux (tableau). Le soliton est un défaut qui se propage le long de la structure moléculaire. L'exciton est constitué par l'excitation d'un atome qui se transmet d'atomes en atomes. Le phonon est une onde de vibration. Tous ces systèmes sont assimilés à des « pseudo-particules » qui se déplacent avec une certaine énergie et une certaine vitesse. La propagation d'une telle pseudo-particule donne lieu à un flux électrique le long de la molécule ou de la structure. Ce peut être, par exemple, le changement d'une liaison atomique simple en liaison double et vice versa (soliton). Le soliton peut servir à constituer un élément de mémoire. Dans un tel élément, le bit d'information est « soliton » ou « nonsoliton ». Le temps d'accès dépend évidemment de la vitesse des solitons. Celle-ci est estimée se propager de 10 nanomètres en moins de 10-10 seconde. Quant au nombre de bits, il dépend de la longueur du polymère reliant le générateur de soliton et le commutateur à effet tunnel. Supposons que celle-ci soit d'environ 20 nanomètres sur une chaîne de trans-polyacétylène. Si les chaînes sont distantes de 5 nm, alors la densité de bits d'information soliton peut atteindre 2 x 1018 bits/cm'100 — MICRO-SYSTEMES Janvier 1985
L'ordinateur biologique Dossier Janvier 1985 liaisons. Cette propriété peut être exploitée pour tracer les circuits intégrés  : les zones qui doivent devenir isolantes sont directement irradiées par un faisceau de photons, d'électrons ou d'ions. Les mémoires mortes peuvent être réalisées par des procédés analogues (encadré 2). F.L. Carter envisage la construction de circuits par synthèse, au sein d'une solution, catalysée dans certaines régions de la surface de croissance par un faisceau laser de longueur d'onde déterminée. Ainsi, couche après couche, éléments actifs, filaments conducteurs et matériaux isolants sont construits au fur et à mesure de la croissance moléculaire. C'est la méthode dite « active », par croissance spontanée du circuit moléculaire. Elle permet, de surcroît, de réaliser des structures tridimensionnelles. Pour terminer, des contacts électriques ou des dispositifs optiques sont rajoutés sur les surfaces externes afin de communiquer avec l'environnement extérieur. Mais une contrainte nouvelle apparaît dans ces systèmes  : c'est le caractère inévitable de leur imperfection. Celle-ci devra être palliée par l'incorporation de circuits redondants. Sous ces conditions, l'unité centrale et la mémoire centrale du futur ordinateur moléculaire auraient un volume d'un centimètre cube, monté sur un circuit refroidi à l'hélium liquide, et pourvu principalement d'interfaces optiques mettant à profit les caractéristiques optiques que nous avons vues précédemment (fig. 6). Les biopuces Une nouvelle approche consiste à utiliser l'ingénierie génétique et la biotechnologie pour fabriquer des dispositifs électroniques moléculaires qui mettraient à profit la tendance naturelle des systèmes biologiques à s'auto-organiser. L'ADN commande le processus par lequel les cellules se reproduisent pour déterminer finalement la composition du tissu vivant. EarlJoseph, futuriste de Sperry Univac (Etats-Unis), déclarait déjà en 1981 que « l'industrie ré- Fig. 6. — L'ordinateur moléculaire est minuscule en comparaison des modèles d'aujourd'hui. Sa consommation en énergie est très faible. Il comprend des entrées et sorties optiques, et est placé sur un support réfrigérant permettant la supraconductivité. Verre Protéines lyméthyl metacrylate Faisceau électronique Protéine ou métal lourd Fig. 7. — La technique de production des ultramicrocircuits biomoléculaires, brevetée par EMV Associa tes, consiste à remplacer le silicium par des couches très fines (monocouches) de molécules organiques. Une plaquette de verre (a) est recouverte d'une monocouche de protéines (b) sur laquelle est placée une couche de polyméthylmétacrylate (PMMA) (c). Un faisceau électronique trace sur ce « resist o des traits suivant le dessin du circuit (d). Ce tracé est « développé o par lavage à l'alcool, et les zones de protéines ainsi dénudées peuvent alors s'assembler soit avec d'autres molécules organiques, soit avec des métaux lourds (argent, par exemple) (e). La protéine utilisée est la polylysine, en raison de sa liaison possible à la fois avec le métal et le verre, mais d'autres protéines pourraient également assumer cette fonction. (D'après Joël de Rosnay, La Recherche, n°124, juillet/août 1981.) cente de l'ingénierie génétique peut se déployer jusqu'à l'industrie informatique au cours des dix ou vingt prochaines années ». D'après lui, les techniques de l'ADN de recombinaison pourraient permettre de produire des composants d'ordinateur d'une puissance sans précédent, en un délai bien plus court et avec moins de risques de défauts de production. Pour ce mariage de l'informati- que et de la biologie, Joël de Rosnay (Institut Pasteur à Paris) a proposé le nom de « biotique ». Cette nouvelle voie de recherche vise à la réalisation d'ordinateurs dont « les composants, les mémoires, la logique et les fonctions s'inspireraient des circuits et processus existants dans les systèmes vivants ». Une petite entreprise de Rockville (Maryland, Etats-Unis), MICRO-SYSTEMES — 101



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