01/06/2011 - Ils développent des nanosystèmes économiques et de production rapide

Menéame

Une technique conçue par des ingénieurs de l’Université Vanderbilt permettra le développement d’une nouvelle génération de nanoélectroniques à faible coût. Les nanomatériaux poreux sont utilisés pour la fabrication, avec de nombreux avantages en raison de leurs propriétés optiques, électriques, chimiques et mécaniques. Ces dispositifs auront une large gamme d’applications, y compris l’administration de médicaments, de capteurs chimiques et biologiques, de cellules solaires et d’électrodes pour batteries, entre autres. Pour Pablo Javier Piacente.

Un groupe d’ingénieurs de l’Université Vanderbilt des États-Unis a réussi à développer une nouvelle classe de nanoélectroniques à faible coût, qui, en raison de leurs caractéristiques et de leurs propriétés, peuvent s’appliquer sur des terrains aussi disparates que l’industrie pharmaceutique ou l’énergie solaire. La plus grande innovation qu’ils présentent est l’exploitation de nanomatériaux poreux, qui offrent d’importants avantages.

Dans sa fabrication, une technique relativement simple est utilisée pour l’emballage de modèles invisibles pour l'œil humain dans des nanomatériaux poreux, offrant une nouvelle forme de production de nanomatériaux bon marché et une efficacité maximale. La nouvelle technique a été présentée dans un communiqué de presse publié par Vanderbilt University, et dans un article du média spécialisé Nano Letters.

Cette nouvelle méthode est développée avec des matériaux remplis de petits trous, qui ne peuvent être appréciés que par un microscope spécial. Ces nanomatériaux poreux présentent des structures rigides et spongieuses en même temps, et leurs propriétés ont été largement étudiées par les scientifiques ces dernières années.

Il existe des nanomatériaux poreux en or, silicium, aluminium et oxyde de titane, entre autres. Jusqu'à présent, un obstacle majeur à l’utilisation de ces matériaux avait été la complexité et le coût des procédés nécessaires pour les transformer en dispositifs. Cependant, le travail des ingénieurs de Vanderbilt a permis de surmonter cet inconvénient.

Simplification des processus

La nouvelle technique, développée par l’équipe d’ingénieurs et de spécialistes, a été dirigée par Sharon M. Weiss, professeur d’ingénierie électrique à l’Université Vanderbilt, permet un processus rapide et économique d’impression des agrégats nécessaires sur les nanomatériaux poreux. Cette technique permet d’obtenir une large gamme de nanomatériaux.

Les stratégies traditionnelles utilisées pour la fabrication de dispositifs à nanomatériaux poreux sont basées sur le processus utilisé pour développer des puces d’ordinateur. Ce procédé nécessite l’utilisation d’un environnement spécifique, et consiste à peindre la surface avec un matériau spécial, l’exposant à la lumière ultraviolette ou à un faisceau d’électrons pour créer le motif souhaité.

Une série de traitements chimiques doivent ensuite être appliqués pour mener à bien le processus, qui devient complexe et coûteux.

La technique conçue par Weiss et son équipe est appelée impression directe de substrats poreux, et peut créer un dispositif en moins d’une minute, quelle que soit sa complexité.

Le plus petit modèle généré à ce jour par cette technique ne compte que quelques dizaines de nanomètres, qui est la taille d’une molécule individuelle d’acide gras. Il y a aussi un autre développement en or nanoporeux, d’environ 70 nanomètres.

Certaines applications

Le premier nano-organisme réalisé par Weiss et son équipe en utilisant la nouvelle technologie a été un biosenseur qui peut être configuré pour identifier une variété de molécules organiques, telles que l’ADN, les protéines et les virus. Le dispositif consiste en une grille en silicium poreux, avec un traitement qui permet aux molécules d’y adhérer.

Les ingénieurs et les chercheurs ont souligné qu’un biosenseur fabriqué en silicium nanoporeux est beaucoup plus sensible que ceux fabriqués en silicium ordinaire. Le groupe Weiss a également collaboré avec des spécialistes du génie chimique et biomoléculaire pour utiliser la nouvelle technique dans la production de nanosenseurs chimiques.

Les nanocapteurs chimiques sont dix fois plus sensibles que d’autres types de capteurs chimiques commerciaux, ce qui permettrait une plus grande efficacité dans les tâches à accomplir. Par ailleurs, les chercheurs ont également démontré qu’ils pouvaient utiliser cette technique pour développer des microparticules.

Ces microparticules pourraient être utilisées dans les oligo-éléments des batteries à ions lithium, ce qui augmenterait considérablement leur capacité, sans qu’il soit nécessaire d’ajouter beaucoup de poids. Cette enquête a été appuyée par l’U.S. Army Research Office, du projet INNESCO, du Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada et de la National Science Foundation.

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