Donner du sens à la science

Comment fabriquer les mémoires du futur ?

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Les 250 000 SMS, les 60 000 recherches Google et les 9 000 photos partagées chaque secondes dans le monde réclament pour fonctionner des systèmes de stockage toujours plus performants. On enregistre aujourd’hui un milliard de fois plus d’informations sur une même surface que sur les premiers disques durs fabriqués par IBM au milieu des années 50. L’essor de ces technologies de stockage de l’information a rendu possible le développement d’internet. Aujourd’hui nos disques durs, nos serveurs ou les data centers font face à la même question : comment enregistrer toujours plus d’informations sur une surface de plus en plus petite ?

 

L’institut Jean Lamour de Nancy héberge des équipes de recherches qui imaginent les matériaux de demain grâce notamment à un dispositif unique au monde. Pour l’approcher, il faut s’équiper de combinaison pour éviter de contaminer l’air ambiant avec des poussières. Danielle Pierre a participé à la conception de cette plateforme baptisée DOME, un tube de 70m de long sur lequel sont greffés 28 instruments de haute précision. Ils permettent de créer, dans des conditions très poussées de vide, des matériaux nouveaux, à l’échelle de la couche d’atomes. Les scientifiques utilisent des atomes communs comme le fer, le cobalt ou le nikel mais les assemblent afin de faire naître des propriétés nouvelles. Ces matériaux peuvent servir à l’amélioration du rendement de panneaux solaires ou bien encore à l’élaboration des mémoires magnétiques de demain.

 

Danielle Pierre

Dans ce tunnel de transfert on va pouvoir déplacer des porte-échantillons. Sur ces porte-échantillons on va mettre un morceau de substrat sur lequel on va déposer le matériau qu’on va étudier après dans les différentes machines. Donc on va pouvoir fabriquer des matériaux qui vont être hybrides, avec des techniques de dépôt qui vont être différentes. On va pouvoir les étudier, les caractériser, voir leur structure, voir les espèces chimiques qui sont en présence en restant toujours sous ultravide.

 

Pour miniaturiser et augmenter la capacité de stockage de l’information sur des matériaux magnétiques, les scientifiques cherchent aujourd’hui à coder des données à l’échelle des électrons. Mais la vitesse d’écriture et de lecture de l’information se heurte encore aux limites des éléments mécaniques utilisés aujourd’hui. Les physiciens ont ainsi imaginé des lasers à la fois puissants et rapides qui pourraient demain coder et décoder nos données sur des matériaux magnétiques. Ils permettraient également de limiter le besoin en énergie de nos serveurs qui ne cessent de se multiplier.  

 

Stéphane Mangin

On essaye de stocker de plus en plus d’informations sur des tailles de plus en plus petites et on veut le faire de plus en plus rapidement. Ça c’est une évolution qui a eu lieu depuis 20 ou 30 ans, ce qui est un tout petit peu nouveau aujourd’hui c’est le problème du réchauffement climatique, de l’utilisation de l’énergie. Envoyer un email, regarder une vidéo, ça coute de l’énergie. Aujourd’hui internet c’est 5% de la consommation mondiale, en 2040 et bien ce serait 100% de la consommation électrique mondiale. On va passer à l’internet des objets ça veut dire une quantité d’information à stocker énorme. Donc il va falloir être capable de stocker l’information sur des objets très petits, aller très vite et surtout consommer moins d’énergie.

 

Pour mettre à l’épreuve l’efficacité des nano matériaux magnétiques créé à Nancy, les scientifiques font parvenir des échantillons de ce type à des collaborateurs situés en région parisienne, sur le plateau de Saclay. Le C2N, centre spécialisé dans les nanotechnologies, dispose d’outils permettant de donner forme à ces matériaux nouveaux. Ils sont regroupés dans l’une des salles blanches les plus vastes d’Europe. Ces machines vont être capables de graver et de façonner la matière à une échelle mille fois plus petite que celle d’un cheveu. Les scientifiques vont ainsi pouvoir observer la stabilité de ces matériaux qui doivent pouvoir conserver des informations pour une période d’au moins 10 ans.

 

Lisa Herrera Diez

Le premier pas c’est de caractériser les matériaux qu’on reçoit au niveau des propriétés magnétiques et aussi des propriétés électriques.  Après qu’on a fait cela il y a la partie de nano-fabrication donc on commence à faire des procédés de fabrication qui ont plusieurs étapes. On a une étape de design du dispositif, après il y a une étape de passer ce design sur le matériel et une fois qu’on a le dispositif qui sort de ce qu’on appelle la salle blanche, l’endroit où l’on fait la fabrication, on va tester encore une fois les propriétés magnétiques et électriques mais sur le nano-dispositif. Forcement ce ne sont pas les mêmes propriétés qu’on a sur les matériaux qu’on reçoit par exemple de Nancy.

 

Si ces recherches concernent aujourd’hui la science fondamentale, leur application est déjà envisagée par de nombreux industriels pour satisfaire notre production croissante de données. Des suites de 0 et de 1 qui vont demain se multiplier avec l’évolution de la robotique ou la voiture autonome et deviennent peu à peu un véritable enjeu environnemental.

 

Depuis le début de ce film, 9 milliards de giga-octets d’informations ont été produites dans le monde.

 

Comment fabriquer les mémoires du futur ?

28.05.2019

Face à l'accélération de notre production de données, il est impératif de créer des disques durs et autres systèmes de stockage plus performants et moins gourmands en électricité. Découvrez, dans ce reportage avec LeMonde.fr, les coulisses d'une recherche menée à l'Institut Jean Lamour, inauguré en avril, et au Centre de nanosciences et de nanotechnologies, pour créer des nouveaux matériaux capables d'enregistrer notre vaste monde numérique.

À propos de cette vidéo
Titre original :
Les mémoires du futur
Année de production :
2019
Durée :
5 min 44
Réalisateur :
Pierre de Parscau
Producteur :
CNRS Images
Intervenant(s) :
Danielle Pierre (CNRS)
Stéphane Mangin (Université de Lorraine)
Institut Jean Lamour
CNRS / Université de Lorraine

Liza Herrera Diez (CNRS)
Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies (C2N)
CNRS / Université Paris-Sud / Université Paris-Saclay
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