Les ordinateurs du futur s’inspireront de l’ADN

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Ce que nous avons fait, c’est amener la biologie à faire de l’auto-assemblage de composants électroniques dans un tube« , explique le professeur Erez Braun, physicien de l’Institut de Technologie « Technion » de Haïfa en Israël, dans un article à paraître dans le magazine Science. Les scientifiques ont réussi depuis quelques années à réaliser des composants incroyablement petits pas plus gros que la taille de la molécule , mais ils ont réalisé, dans le même temps, que leurs techniques étaient trop lentes et inefficaces. Pour élaborer un circuit, explique le Dr Braun, vous devez inventer la méthode pour dire aux molécules où aller et comment se connecter entre elles. A ce stade, beaucoup de chercheurs se sont tournés vers le concept, en biologie, d’auto-assemblage, utilisant des molécules comme l’ADN et les protéines qui peuvent automatiquement se connecter ensemble dans la bonne configuration. La dynamique plutôt que la miniaturisation « Cela touche à la dynamique, à cette échelle, plutôt qu’à la fabrication de composants minuscules« , explique pour sa part Horst Stormer, professeur de physique à Columbia. Ce dernier, non impliqué dans ces nouvelles recherches, les décrit comme « une première étape intéressante » vers les dispositifs d’auto-assemblage. Les techniques utilisées actuellement pour les composants électroniques, sur base de silicium, auront atteint leurs limites fondamentales dans les 10 ans. Pour aller au delà, de nombreux scientifiques cherchent des molécules électroniques comme les transistors nanotubes. D’autres chercheurs ont réalisé des transistors similaires qui fonctionnent mieux que leurs équivalents sur silicium. Mais les produire en grande série industrielle est encore un défi colossal. Initialement, les composants dits « nanotubes » étaient placés aléatoirement. Et, par chance, certains parvenaient à la bonne connexion électrique. « C’est une démonstration très intéressante d’un concept totalement nouveau pour l’assemblage des sous-ensembles« , estime Cees Dekker, professeur de physique à l’université de Technologie de Delft en Hollande, qui a réalisé le premier transistor nanotube en 1998. Une technique qui utilise l’or

La nouvelle technique tire parti d’un processus biologique connu sous le nom de « recombinaison » dans laquelle un segment de la chaîne de protéines ADN est isolé et remplacé par un autre presque identique. Les cellules utilisent cette technique de recombinaison pour réparer la protéine ADN altérée et pour écarter des gènes. Une protéine particulière permet de connecter l’ADN de remplacement au bon endroit. En fixant le nanotube à la protéine, celui-ci vient se placer très exactement à l’endroit utile dans la chaîne ADN.  »

L’assemblage ADN sert de canevas ou « template » [calibre] qui détermine où les nanotubes de carbone vont se positionner« , explique le professeur Braun. « C’est la beauté du recours à la biologie ». Ensuite, il s’agit de recouvrir le chaînon DNA avec de l’or afin de produire un « simple » sous-ensemble électronique consistant en un nanotube connecté à un micro-câblage en or à chaque extrémité. Un courant électrique peut alors être commuté -circuit ouvert ou fermé- grâce à un champ électrique (ce qui est la définition d’un transistor). Il reste maintenant à construire des micro-circuits sur cette base…