Les chercheurs du Massachusetts Institute of Technology (MIT) ont développé une horloge moléculaire dont l'exactitude découle de la précision du mouvement de rotation de molécules. Lorsque celles-ci sont soumises à une source radio, elles présentent des crêtes d’absorption d’énergie à la fréquence de résonance. Les circuits électroniques ainsi conçus permettraient d'améliorer significativement la détection précise de la position des appareils terrestres utilisés pour la navigation.

Les instruments les plus précis construits actuellement dans ce domaine sont les horloges atomiques. Basées sur la résonance des atomes de césium, elles sont assez compactes pour servir de base de temps de référence dans les satellites de navigation des systèmes GPS ou GLONASS. Les dispositifs de navigation ou les appareils intelligents utilisés dans les applications terrestres « triangulent » leur position dans l'espace en comparant les signaux temporels issus d’au moins trois satellites.

Cependant, même les horloges atomiques les plus miniaturisées restent trop encombrantes pour un appareil intelligent classique et leur coût est supérieur à 1000 dollars pièce. Pour permettre la navigation, un smartphone dépend de sa propre horloge interne et des signaux issus d'au moins trois satellites. Cependant, il peut tout de même commettre des erreurs de positionnement si les signaux sont faibles et que la précision de l'horloge interne n'est pas suffisante. Les chercheurs du département EECS (Electronics Engineering and Computer Science) du MIT et de l’équipe Terahertz Integrated Electronics Group viennent ainsi de créer une puce électronique où les atomes sont remplacés par des molécules gazeuses. Selon leurs expériences, l'horloge moléculaire a permis d'obtenir une précision supérieure à 1 µs par heure, quasiment comparable aux horloges atomiques miniatures et une fréquence 10 000 fois plus stable que le quartz utilisé dans les smartphones. La technologie CMOS permet de fabriquer cette puce électronique qui ne consomme que 66 mW, puissance bien plus faible, par exemple, qu'un circuit électronique de récepteur GPS courant. La fréquence de rotation extrêmement constante du sulfure de carbonyle atteint 231,060983 GHz.

Pour de plus amples détails, consultez l’article paru dans la revue Nature Electronics.