Israël (TAU) – Japon : vers une informatique bio-inspirée

Une équipe de chercheurs de l’Université de Tel-Aviv, sous la direction du Prof. Moshe Ben-Shalom de l’École de physique et d’astronomie et des Prof. Michael Urbakh et Oded Hod de l’École de chimie, en partenariat avec des scientifiques japonais, a réussi à contrôler la structure interne du graphène, un matériau ultra fin et exceptionnellement résistant, avec une grande précision et en utilisant une quantité d’énergie quasiment négligeable. L’avancée constitue une avancée majeure vers l’électronique de nouvelle génération, ouvrant des perspectives pour la mémoire, les capteurs et les composants électroniques nanométriques, ainsi que pour le développement de l’informatique neuromorphique, inspirée du fonctionnement cérébral. 

Des chercheurs du laboratoire du Prof. Ben-Shalom (le Dr. Nirmal Roy, Simon Sallah Atri, Yoav Sharaby, Noam Raab et le Dr. Youngki Yeo) et du laboratoire du Prof. Urbakh (le Dr. Pengua Ying) ont participé à cette étude.

L’importance de l’empilement du graphène

Le graphène, matériau bidimensionnel révolutionnaire composé d’une seule couche d’atomes de carbone en nid d’abeilles, dérivé du graphite, est depuis longtemps considéré comme un élément phare dans le domaine de l’électronique de pointe. La manière dont les couches de graphène sont empilées engendrent des propriétés totalement différentes : conductivité électrique, réactions aux champs magnétiques, et même supraconductivité. La commutation entre les différentes configurations d’empilement constituait jusqu’à présent un processus complexe et énergivore, ce qui limitait son usage pratique. Dans cette nouvelle étude, les chercheurs sont parvenus à résoudre ce problème.

Ils ont conçu de minuscules « îlots » de graphène, de quelques dizaines de nanomètres de diamètre, ​​où les couches restent en contact direct, entouré d’une zone permettant un glissement quasi sans frottement. Au sein de ces structures, les couches de graphène peuvent être déplacées les unes par rapport aux autres, modifiant ainsi la configuration d’empilement. Le résultat est frappant : l’état du matériau peut être modifié par une force minimale, avec une consommation d’énergie considérablement inférieure à celle requise par les technologies de mémoire actuelles. Dans de nombreux cas, une fois le changement amorcé, il se poursuit spontanément, sans intervention extérieure.

Vers une informatique bio-inspirée

De plus, les chercheurs ont démontré que des îlots proches peuvent être interconnectés, de sorte qu’une modification structurelle de l’un affecte également ses voisins. Cette caractéristique ouvre la voie à la conception de systèmes dans lesquels différentes régions sont reliées entre elles de manière mécano-élastique, à l’instar d’un réseau neuronal. Une telle propriété présente un intérêt particulier pour le développement de l’informatique neuromorphique, visant à créer des ordinateurs inspirés du fonctionnement du cerveau humain.

Selon les chercheurs, cette méthode innovante ouvre des perspectives prometteuses pour le développement de composants de mémoire, de capteurs et de dispositifs électroniques miniatures à la fois rapides et exceptionnellement économes en énergie. À terme, elle pourrait conduire à la conception de systèmes électroniques intelligents à l’échelle nanométrique, capables de réaliser des opérations complexes avec une consommation d’énergie réduite et une production de chaleur limitée. Ce type de performances était jusqu’ici considéré comme purement théorique.

Le Pr Moshe Ben-Shalom conclut : « Il s’agit d’un progrès majeur pour la conception des composants électroniques nanométriques. Nous avons démontré qu’il est possible de contrôler la structure du graphène et d’autres cristaux lamellaires de manière précise, réversible et extrêmement économe en énergie, simplement n faisant glisser des couches atomiques les unes sur les autres, un processus naturel beaucoup plus rapide et efficace. Cette approche ouvre de nouvelles perspectives, non seulement pour l’électronique de pointe, mais aussi pour les systèmes informatiques bio-inspirés. C’est un pas de plus vers la transformation de phénomènes physiques jusqu’ici considérés comme purement théoriques en technologies concrètes et opérationnelles ».

Publication dans la revue Nature Nanotechnology 28 janvier 2026

Source Amis français de l’Université de Tel-Aviv