La bibliothèque d'Alexandrie sur un timbre-poste ! Soit vingt-cinq millions de pages de texte, ou un téraoctet de données, contenues dans un espace de stockage de un pouce carré... De la science-fiction, diront les incrédules ! Eh bien, non. Cet exploit a été réalisé par IBM en 2002 dans ses laboratoires de recherche. Il porte même un nom : Millipede. Un petit bout de film plastique parsemé de trous minuscules, qui, par effet de chaleur, peuvent être rebouchés. Voilà qui n'est pas sans rappeler la bonne vieille carte perforée d'antan...

Sauf qu'en l'occurrence, chaque perforation atteint une taille nanométrique ! Sachant qu'un nanomètre équivaut à 10 ^-9  m. La taille d'une molécule. Chez IBM, ce sont principalement les laboratoires de Zurich, en Suisse, et d'Almaden, dans la Silicon Valley, qui mènent les recherches du constructeur dans le domaine des nanotechnologies. De la recherche fondamentale.

« Le premier pas a été franchi par le laboratoire de Zurich, au milieu des années 1980, avec la publication du résultat de ses recherches sur le microscope à effet tunnel, explique Michel Teyssèdre, vice-président Europe, Moyen-Orient et Afrique du « business stratégique » de la division serveurs et stockage d'IBM France. Celles-ci ont d'ailleurs valu le prix Nobel de physique à deux de nos chercheurs. » A savoir Gerd Binning et Heinrich Rohrer, en 1986. Le microscope à effet tunnel concerne les matériaux conducteurs ou semi-conducteurs. Son principe : une pointe conductrice est placée à quelques angströms d'un échantillon ­ un angström équivaut à la taille d'un atome, soit 10 ^-10  m. L'application d'une tension de polarisation entre la pointe du microscope et la surface de l'échantillon permet alors de faire naître un courant tunnel.

En 1998, IBM a réalisé un premier transistor à base de tubes de carbones de l'ordre de quelques nanomètres, ou nanotubes. Et, en 2001, un circuit logique. Le constructeur a ainsi ouvert la voie à l'utilisation des nanotubes pour la réalisation de circuits oscillateurs et de portes NOR (une porte NOR est un circuit élémentaire de logique combinatoire, qui réalise la conjonction des opérations OU et NON) « Sur les vingt-cinq dernières années, nous n'avons jamais été aussi optimistes en ce qui concerne les perspectives de développement au niveau des puces, commente Michel Teyssèdre. Nous allons accélérer la loi de Moore. Y compris dans le domaine du stockage. » La loi de Moore veut que la capacité des microprocesseurs double pendant une période de temps constante. Pour le moment, elle s'est quasiment toujours vérifiée.

A titre d'exemple, en 1999, un processeur Intel Pentium III était composé de vingt-quatre millions de processeurs. En 2000, le Pentium 4 en contenait quarante-deux millions ! Un autre ordre de grandeur : le plus petit transistor développé par IBM mesure 6 nanomètres. « Et il est possible de miniaturiser encore au niveau du silicium, ajoute Michel Teyssèdre. La question qui se pose aujourd'hui est de savoir si les nanotubes remplaceront le silicium d'ici à dix ans. » Voilà qui donne une approximation de l'échéance à laquelle les nanotechnologies devraient faire leur apparition sur le marché de l'informatique. Tous les fabricants de composants semblent d'ailleurs s'accorder sur le sujet. « Les technologies actuelles nourriront encore nos serveurs pour les dix ans à venir, affirme ainsi Benoît Maillard, consultant dans la division Business Critical Servers de HP. Nous en connaissons le rythme d'arrivée et le prix. » Pour ce qui est des nanotechnologies, l'horizon est plus flou...

La miniaturisation des composants induit des contraintes technologiques nouvelles. « A force de diminuer la taille, on remet parfois en cause l'existant, explique Bernard Seïté, responsable technique chez AMD France. En termes d'intégration de nouvelles technologies, on commence donc à ralentir la cadence. » Pour sa part, Bruce Beckloff, directeur marketing Europe chez ARM, estime que « l'adoption rapide des nanotechnologies est conditionnée par deux facteurs : la réduction de leur coût et la détermination du domaine d'application où elles présentent le plus grand intérêt. Pour le moment, c'est l'oeuf et la poule. » Impossible de dire lequel de ces deux facteurs sera prépondérant dans l'accession des nanotechnologies aux marchés traditionnels. De fait, « nous prévoyons que leur adoption massive sera lente, poursuit Bruce Beckloff. Les nanotechnologies ne se banaliseront pas avant une dizaine d'années. » Et Benoît Maillard de rejoindre l'opinion du fabricant de microprocesseurs : « Nous avons travaillé sur des méthodes industrielles de fabrication ­ pour mouler du silicium avec du carbone, par exemple. Mais ces recherches ne porteront leurs fruits que dans dix à quinze ans. » L'adoption des nanotechnologies sera progressive, comme le précise Dave Berman, responsable des relations avec la presse de HP Labs : « Nous prévoyons d'utiliser des composants moléculaires dans les capteurs sensitifs d'ici à cinq ans. Pour les mémoires très denses des assistants personnels ou des appareils photo, il faudra attendre dix ans. Et les premiers périphériques hybrides moléculaires/silicium ne devraient apparaître que dans quinze ans. »

Les chercheurs envisagent déjà d'autres champs d'application. Mais, pour des échéances encore indéfinies. « Nous savons d'ores et déjà que des tubes de carbone de 1,4 nanomètre peuvent être utilisés pour constituer des transistors, explique Michel Teyssèdre. Mais nous avons aussi découvert que les nanotubes émettent une petite lumière. Ce qui ouvre de nouvelles perspectives dans le domaine de l'optoélectronique. » Commutation et optoélectronique : voilà donc les deux voies de recherche actuellement liées aux nanotechnologies. Mais ces tendances, aussi lointaines soient-elles, ne doivent pas faire oublier que nombre de composants actuels récoltent déjà les fruits de travaux de recherche menés dans le domaine des nanotechnologies. « Dans leur définition la plus large, les nanotechnologies consistent à fabriquer des structures de taille inférieure à 100 nanomètres, rappelle ainsi Arnaud Lambert, responsable des programmes techniques chez Intel France. Ce qu'Intel intègre déjà dans ses processeurs. Un Pentium 4, par exemple, contient des transistors d'une longueur de 60 nanomètres. » Et les utilisateurs finals - entreprises et grand public - en tirent également déjà les premiers bénéfices. « Les petits dispositifs de ce type apportent de nombreux avantages aux utilisateurs, estime Arnaud Lambert. Entre autres, un gain de performances et une consommation d'énergie plus faible. Le tout pour un coût qui diminue. »