En manipulant une bulle contenant des nanoparticules, un stylo laser permet de tracer des motifs à base de nanomatériaux. – Ph. Cockrell School of Engineering.
Des ingénieurs de l’université du Texas à Austin (États-Unis) ont mis au point un nouvel outil, le “stylo-bulle laser” qui permet, en piégeant les nanoparticules dans une bulle, de fabriquer des nano-objets avec une très grande précision.
Grâce à cette technique, qui s’apparente à l’impression 3D, ils espèrent ainsi faciliter la mise au point de nano-machines, de sondes biomédicales, de caméras optiques ou de panneaux solaires, dont les nanomatériaux sont devenus des composants incontournables.
Jusqu’ici, en effet, les techniques de fabrication des nano-structures, connues sous le nom générique de lithographie, faisaient appel à des faisceaux de photons, d’électrons ou d’ions. Ces faisceaux induisent des réactions physico-chimiques dans les nanomatériaux, et les fixent à l’endroit voulu de l’objet en cours de fabrication.
Problème : ces lithographies sont peu maniables et ne s’appliquent pas aux matériaux colloïdaux (or, silicone…), pourtant utilisés de plus en plus en nanotechnologie. Ces matériaux mous, ni liquides ni solides, sont particulièrement difficiles à manipuler, y compris par les imprimantes 3D.
Grâce au laser, une bulle se forme qui piège les nanoparticules
Le “stylo-bulle laser” conçu par Yuebing Zheng et ses collègues emploie par contre un rayon laser. Plongé dans une surface de nanoparticules colloïdales, celui-ci va former une bulle qui piège les nanoparticules par un ensemble de phénomènes de convection, de tension superficielle, de pression des gaz et d’adhésion, comme les auteurs l’expliquent dans la revue Nano Letters.
Ensuite, le stylo est déplacé jusqu’au point souhaité et le laser interrompu : la bulle éclate et son nanoscopique contenu est déposé sur la surface de l’objet en construction.
L’avantage : une grande flexibilité de mouvement. Le stylo-bulle laser permet de former des motifs très précis, à l’instar d’une tête de vache Longhorn, emblème de l’université de Texas à Austin, comme dans la vidéo ci-dessous.
Un outil aussi flexible qu’une imprimante 3D
En faisant varier l’intensité du rayon laser, la dimension de la bulle peut être réduite ou amplifiée. Et à la manière d’une imprimante 3D, le stylo-bulle laser peut être programmé pour dessiner des motifs différents à chaque fois !
Couvert par un brevet d’invention, ce nouvel outil pourrait trouver des applications prochaines, en particulier dans le domaine de la biomédecine. Zheng et ses collègues considèrent qu’il pourrait servir à fabriquer de tout nouveaux matériaux dotés de propriétés qui n’existent pas dans les matériaux connus : ce sont les fameux “métamatériaux”.
Prochaine étape : le développement, à l’échelle industrielle, de machines où plusieurs faisceaux sont utilisés en parallèle, pour fabriquer rapidement des objets plus complexes.
—Fiorenza Gracci
> Lire également :
- Vidéo. L’impression 3D s’ouvre enfin aux objets mous
- Nanomatériaux à base d’ADN : leurs formes n’ont plus de limites
- Des chercheurs français organisent la première course de voitures microscopiques : la NanoCar Race
> Lire aussi dans les Grandes Archives de S&V :
- La révolution industrielle des objets — S&V n°1157 (2014) – acheter ce numéro. Libérée des contraintes habituelles, la fabrication des objets repousse les limites du possible. Métaux, verre, cellules et même le chocolat peuvent désormais être imprimés !
- Nanomachines : elles sont prêtes pour la nouvelle révolution industrielle – S&V n°1140 (2012) – acheter ce numéro. Conçus atome par atome, de nouveaux outils et machines se déplacent et travaillent à l’échelle du milliardième de mètre !
