La chimie au service de la lumière

Votre jeu vidéo pourrait sans doute être plus enlevant si vous pouviez faire quelque chose de spécial pour mettre votre PC à niveau. Lorsque ses électrons ne suivent plus, le moment est peut-être venu de donner à votre ordinateur des puces de lumière. C'est là qu'entrent en scène l'optique, l'optoélectronique et la photonique (OPP(S)!). Il est certain que la voie de l'avenir en informatique numérique passe par une combinaison quelquonque de ces sciences. L'optique, bien sûr, utilise des lentilles, des prismes et des miroirs pour transformer la lumière. En optoélectronique, un signal optique (lumière) est converti en un signal électronique, et vice-versa. La photonique y va beaucoup plus doucement. Elle n'utilise aucune composante électronique et ses produits optiques sont le résultat d'intrants optiques. Le professeur M. Andrews de l'Université McGill, à Montréal, travaille actuellement sur la fabrication de fils optiques destinés aux ordinateurs optiques.

Un ordinateur ordinaire fonctionne en faisant circuler des électrons dans des puces de silicium, sur des parcours faits de microfils qui, ensemble, constituent des circuits intégrés. Les ordinateurs optiques, pour leur part, fonctionnent grâce à des circuits optiques intégrés qui acheminent des rayons lasers sur des parcours transparents faits de conducteurs optiques très fins appelés guides d'ondes. Les fils optiques sont une forme de guide d'ondes. Des molécules de colorant organique peuvent être conçues pour réagir aux rayons lasers de telle manière que les ondes de lumière soient en phase ou hors phase. L'interférence constructive (effet additif) ou destructive (effet d'annulation) des ondes lumineuses peut ensuite servir à créer les valeurs logiques "un" et "zéro" qui sont à la base du fonctionnement des ordinateurs conventionnels.

Un programme semblable, mis sur pied par le professeur de chimie A. Natansohn, de l'Université Queen, et le professeur de physique P. Rochon, du Collège militaire royal, tous deux à Kingston, a pour objectif la création d'une mémoir optique. Aujourd'hui, tout le monde connaît le disque compact (CD). Sur un disque compact type, l'information est inscrite sous forme de minuscules perforations sur la surface d'un polymère. Chaque perforation a la valeur 1", tandis que la surface intacte a la valeur 0. C'est ainsi qu'on bâtit une mémoire binaire. Le principal désadvantage des disques compacts comme supports de mémoire, c'est qu'ils constituent une mémoire morte (ROM pour Read Only Memory) ou inscriptable une seule fois (WORM pour Write Once Read Many Times). On ne peut donc y inscrire qu'un seul jeu d'information. Les matières mises au point à Kingston sont du type mémoire à accès direct (RAM pour Random Access Memory) (semblable au ruban d'une cassette) sur lesquelles on peut "écrire", "lire", "effacer" et "réécrire" aussi souvent qu'on le désire. Quelles sont les particularités de ces matières? D'abord, elles diffèrent du disque compact en ce sens que le polymère d'une RAM n'est pas modifié chimiquement ou physiquement de façon permanente. Le polymère utilisé est fait de groupes de tiges distribuées de façon aléatoire (état 0) qui, lorsqu'elles sont exposées à la lumière polarisée, s'alignent et restent alignées indéfiniment (état 1"), jusqu'à ce qu'elles soient exposées à un autre type de lumière polarisée qui ramène les tiges à leur état d'origine (état "0").