Trois études récentes présentent des voies divergentes pour élargir le concept des semi-conducteurs au-delà des architectures traditionnelles : des circuits constitués de colonies bactériennes capables d’exécuter des opérations logiques, un dispositif reposant sur des matériaux antiferromagnétiques pour conserver les entrées récentes et oublier les plus anciennes, ainsi qu’un matériau oxydé à haute entropie combinant des propriétés semi-conductrices et une conductivité thermique très faible. Ces résultats ont été publiés dans des travaux distincts et présentés par le site Semiconductor Engineering le 25 août 2026.
Des bactéries exécutent des opérations logiques
Des chercheurs du Massachusetts Institute of Technology (MIT) ont réussi à modifier génétiquement la bactérie Pantoea agglomerans afin qu’elle fonctionne comme un transistor au sein de circuits destinés à la surveillance environnementale. L’équipe a conçu deux types de transistors : l’un est activé par une molécule OC-6, tandis que l’autre est désactivé en présence de cette même molécule. Dans les deux cas, le transistor détecte une molécule cible, OC-12, puis produit une molécule de sortie appelée OHC-14.
Les chercheurs ont utilisé trois souches bactériennes pour traduire le signal OHC-14 en une sortie pouvant être transmise à un autre transistor. Les colonies bactériennes ont été imprimées sur des boîtes contenant de l’agar, en laissant environ 5 millimètres entre les colonies afin que les signaux se transmettent à la colonie la plus proche, puis à la suivante, dans une seule direction.
Les expériences ont démontré l’exécution de plusieurs portes logiques à entrées multiples, de portes « ou » et de portes d’« implication ». Les transistors ont également été assemblés pour construire des circuits additionnant deux signaux, traitant plusieurs signaux et assurant un démultiplexage. Le plus grand circuit comprenait 24 colonies bactériennes. Cependant, chaque opération de calcul prend environ huit heures, une durée que les chercheurs jugent adaptée aux applications biologiques, mais pas au remplacement des ordinateurs traditionnels. L’équipe espère utiliser ces circuits sur les feuilles ou les racines des plantes afin de surveiller les stress environnementaux et d’y répondre.
L’oubli comme fonction de calcul
En Corée du Sud, des chercheurs de l’Université nationale de Séoul et de l’Université Sungkyunkwan ont mis au point un dispositif semi-conducteur reposant sur un matériau antiferromagnétique, capable de conserver automatiquement les entrées récentes et d’oublier les informations plus anciennes. Ce dispositif à deux bornes associe du dioxyde de zirconium et de l’oxyde amorphe d’indium, de gallium et de zinc (a-IGZO).
L’amélioration de la composition de l’a-IGZO a entraîné des différences nettes de courant, même en cas de variations limitées de l’état du dispositif, et a permis d’atteindre un rapport marche-arrêt d’environ 890. Le dispositif a également distingué 16 combinaisons différentes d’entrées de 4 bits et atteint une précision de 90,4 % dans la reconnaissance de chiffres écrits à la main, tout en réduisant les données d’entrée de 75 %.
Qu’est-ce qui change concrètement ? Au lieu de considérer le retour du matériau à son état initial après la suppression de la tension comme un défaut, les chercheurs l’ont utilisé comme un mécanisme d’« oubli » destiné au traitement des données de séries temporelles. Selon l’équipe, le dispositif réunit la conversion non linéaire, la mémoire à court terme et la réinitialisation naturelle dans un seul composant. Elle prévoit toutefois encore de réduire la surface du dispositif et de valider les circuits au niveau de la matrice avant de l’étendre à un système d’intelligence artificielle en périphérie pour les signaux audio, biologiques et environnementaux.
Mélanger plusieurs éléments pour créer un nouveau matériau
De leur côté, des chercheurs de l’Université Carnegie Mellon et de l’Université d’État de Pennsylvanie ont transformé un oxyde métallique isolant en semi-conducteur grâce au mélange à haute entropie. Le matériau A₆WO₄ repose sur l’intégration du manganèse, du fer, du cobalt, du nickel, du cuivre et du zinc dans une structure d’oxyde de tungstène, au sein d’une seule structure cristalline appelée wolframite.
Selon les chercheurs, le matériau combine un transport semi-conducteur et une conductivité thermique extrêmement faible, deux propriétés habituellement difficiles à réunir dans les oxydes. L’importance du résultat réside dans le fait que le désordre chimique n’a pas été utilisé de manière aléatoire, mais comme un moyen de régler simultanément les propriétés électroniques et thermiques. L’équipe estime que cela pourrait ouvrir la voie à des matériaux destinés à des dispositifs thermoélectriques convertissant la chaleur perdue en électricité, même si cette utilisation demeure au stade des possibilités de recherche nécessitant encore un développement supplémentaire.