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Vers des surfaces réinscriptibles à l’échelle nanométrique


Vers des surfaces réinscriptibles à l'échelle nanométrique

Article : NaxCoO2 : A New Opportunity for rewritable Media ?

Olivier Schneegans, Alec Moradpour, Oana Dragos, Sylvain Franger, Nita Dragoe, Loreynne Pinsard-Gaudart, Pascal Chrétien, Alexandre Revcolevschi, J. Am.Chem.Soc. (juin 2007)

DOI : 10.1021/ja069158v (http://pubs3.acs.org/acs/journals/d...)

Les processus d’oxydation et de réduction (redox) d’un solide s’accompagnent généralement de modifications structurales considérables, et donc irréversibles. C’est le cas, par exemple, de l’oxydation du silicium conduisant à la silice qui se traduit par un bouleversement complet de la structure initiale du solide. Pour que de tels processus redox puissent être réversibles, il faut qu’un solide présente plusieurs états d’oxydoréduction différents, mais aussi que ces derniers soient associés à des modifications structurales mineures, donc potentiellement réversibles.

Nous avons étudié la possibilité d’obtenir de telles modifications réversibles au point de contact de la surface d’un matériau avec une pointe de microscope à force atomique (AFM) conductrice. Les modifications par AFM de différentes surfaces conductrices, comme le silicium dopé ou le titane, ont été étudiées dans le passé, mais elles conduisent toujours à des transformations (oxydations) irréversibles. Nous nous sommes orientés vers l’étude des oxydes de métaux de transition à valence mixte, et en particulier les oxydes non-stœchiométriques du cobalt comme NaxCoO2.

Nos premiers résultats montrent que de tels matériaux peuvent être localement rendus plus ou moins conducteurs que l’état initial, en fonction de la tension V appliquée entre la pointe conductrice de l’AFM et leur surface. Les processus électrochimiques impliqués dans ces modifications résultent de réactions d’oxydoréduction du réseau bidimensionnel cobalt-oxygène . Ces réactions s’accompagnent d’intercalation (pour la réduction) ou de désintercalation d’ions sodium (pour l’oxydation) et se traduisent par des variations de la stœchiométrie x du sodium.

Ces modifications se sont avérées parfaitement réversibles.

Ces résultats ouvrent la voie à une nouvelle possibilité d’enregistrement réversible d’informations à l’échelle nanométrique par pointe AFM, et devraient permettre à terme d’obtenir une densité de stockage d’informations plus grande, par rapport aux médias actuels. Par ailleurs, cette nouvelle approche permet de définir trois états différents à la surface du matériau : (1) une surface rendue plus conductrice, (2) une surface rendue plus isolante, et (3) une surface de conductivité initiale non modifiée. Cette propriété pourrait donc conduire à un codage des données sous forme ternaire, ce qui correspondrait à une densité de stockage plus élevée qu’un simple stockage binaire conventionnel.

Ce travail résulte d’une collaboration en cours entre le Laboratoire de Génie Electrique de Paris (LGEP, UMR 8507, Universités Paris VI et Paris-Sud 11, Supélec), le Laboratoire de Physique des Solides (LPS, UMR 8502, Université Paris-Sud 11) et l’Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux (ICMMO, UMR 8182, Université Paris-Sud 11).

Une demande de brevet du CNRS (n° 07/03093, le 27/ 04/07) a été déposée pour protéger ce nouveau procédé de stockage en masse de l’informations.

Contact :

Alec Moradpour

Laboratoire de Physique des Solides

LPS, 01 69 15 53 99

moradpour@lps.u-psud.fr