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Une découverte cruciale et totalement accidentelle va révolutionner le stockage de données

C'est sans doute le plus beau cas de sérendipité de l'année 2024. Comme le rapporte le média en ligne Live Science, des chercheurs viennent de découvrir accidentellement une technique qui permet de diviser par un nombre allant jusqu'à un milliard les besoins énergétiques de la mémoire à changement de phase. Cette technologie est fondamentale car elle est capable de stocker des données sans avoir besoin d'être constamment alimentée en courant électrique. Cette découverte, qui se base sur l'utilisation d'un matériau unique nommé séléniure d'indium, constituerait un levier majeur à l'adoption progressive des technologies de stockage de données de nouvelle génération. Elle ouvre grand la porte à une nouvelle ère placée sous le signe des dispositifs de mémoire et des composants électroniques à faible consommation d'énergie. C'est en tout cas ce qu'écrivent les douze ingénieurs responsables de cette découverte, qui dépendent de l'Institut indien des sciences de Bengalore (Inde), de l'université de Pennsylvanie et de l'Institut de technologie du Massachusetts (MIT), dans une étude parue le 6 novembre dans la revue Nature.

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Mémoire universelle La mémoire à changement de phase (PCM) est considérée comme une candidate de premier plan au titre de mémoire universelle, puisqu'elle semble à même de remplacer à la fois la mémoire à court terme comme la mémoire vive (RAM), ainsi que les périphériques de stockage (disques SSD et autres disques durs). Elle fonctionne en faisant basculer les matériaux entre deux états: cristallin, où les atomes sont soigneusement ordonnés, et amorphe, où les atomes sont disposés de manière aléatoire. Ces états correspondent à des 1 et des 0 binaires, codant les données grâce à des commutateurs d'état. Jusqu'ici se posait un problème important: basculer entre l'état cristallin et l'état amorphe semblait nécessiter un recours à une technique impliquant de chauffer et de refroidir rapidement les matériaux de PCM. Or, celle-ci nécessite une énergie importante, ce qui la rend coûteuse et difficile à démocratiser. Mais les scientifiques sont parvenus à trouver un moyen de contourner totalement ce processus et induisant à la place une amorphisation (transformation d'un matériau cristallin en matériau amorphe) par une charge électrique. Le hasard fait bien les choses La découverte est née de façon fortuite au cours d'une expérience effectuée sur du séléniure d'indium, un matériau semi-conducteur possédant à la fois des caractéristiques ferroélectriques –il peut se polariser spontanément, donc générer un champ électrique interne sans nécessiter de charge externe– et piézoélectriques –il se déforme physiquement quand il est exposé à une charge électrique. Totalement par hasard, les chercheurs ont observé que certaines sections du matériau changeaient de forme lorsqu'elles étaient exposées à un courant continu. «J'ai pensé que j'avais peut-être endommagé les fils, se souvient Gaurav Modi, coauteur de l'étude et ancien doctorant en sciences et ingénierie des matériaux à l'université de Pennsylvanie. Normalement, il faudrait des impulsions électriques pour induire une quelconque forme d'amorphisation. Ici, un courant continu avait perturbé la structure cristalline, ce qui n'aurait pas dû se produire.» Des analyses plus poussées ont ensuite révélé une réaction en chaîne déclenchée par les propriétés du matériau semi-conducteur, débouchant sur la formation d'une onde se propageant à travers le séléniure d'indium, qui subit alors le processus d'amorphisation tant attendu –au gré d'un phénomène que les scientifiques comparent à une avalanche qui prend de l'ampleur. Tout cela pourrait jeter les bases de recherches futures autour de «nouveaux matériaux et dispositifs pour des applications électroniques et photoniques à faible consommation», peut-on lire dans l'étude. «Cela ouvre un nouveau champ sur les transformations structurelles qui peuvent se produire dans un matériau lorsque toutes ces propriétés sont réunies. Le potentiel de ces découvertes pour la conception de dispositifs de mémoire à faible consommation est énorme», déclare Ritesh Agarwal, professeur de science et d'ingénierie des matériaux à l'université de Pennsylvanie et coauteur de ces travaux qui feront sans doute date –et dont on finira par oublier qu'ils doivent beaucoup au hasard. https://korii.slate.fr/tech/decouverte-hasard-revolution-stockage-donnees-memoire-changement-phase-pcm-seleniure-indium-energie-courant-electrique-amorphisation-sciences