Depuis leur découverte, les nano-résonateurs mécaniques à base de nanotubes de carbone suscitent un intérêt croissant, notamment lié à leur potentiel comme capteurs ultra-sensibles du futur : du fait de leur très faible masse, les vibrations de ces objets constitués de seulement quelques milliers d’atomes sont extrêmement sensibles aux moindres modifications de leur environnement. Cependant, les très faibles dimensions de ces systèmes représentent également un problème majeur, rendant leur détection extrêmement difficile, ce qui a jusque-là limité leur potentiel de manière très importante.Les auteurs viennent de faire tomber ce verrou technologique majeur en démontrant qu’il est possible de détecter les fluctuations thermiques de nano-résonateurs mécaniques à base de nanotubes de carbone, en temps réel et à température ambiante. Il suffit pour cela de coupler le nanotube à un faisceau d’électrons focalisé. Les fluctuations du courant émis par le nanotube en réponse au faisceau sont ainsi proportionnelles aux mouvements induits par le bruit thermique, ce qu’ils utilisent afin de réaliser la première étude spatio-temporelle complète du mouvement Brownien de ce type de structures. Ce travail ouvre de nouvelles perspectives d’applications technologiques et études fondamentales s’appuyant sur les propriétés de transduction ultra-sensibles des nanotubes de carbone. Since they have been discovered, carbon nanotube based nanomechanical resonator are raising increasing interest, notably related to their potential as unprecedentedly sensitive sensors: because of their very low mass, the vibrations of these objects made of a few thousands of atoms only are extremely sensitive to any weakest change of their environment. However, the reduced dimensions of these systems represent a major roadblock, making their detection extremely difficult, which has so far strongly limited the potential of this technology. The authors have just managed this major technological challenge by demonstrating the ability to detect thermal fluctuations in carbon nanotube based nanomechanical resonators, in real-time and at room temperature. To do so, they couple the nanotube to an electron beam. The fluctuations of the current emitted in response to the electron beam are proportional to the thermally induced motion, which is used for achieving the first, full characterization of Brownian motion in space and time for such devices. This work opens novel perspectives in both science and technology, based on the exquisite transduction properties of carbon nanotube resonators.

22/02/2017