Figure 1. Microréacteur haute performance produit par une technologie de fabrication développée. Crédit :Université d'Osaka
Des chercheurs de l'Université d'Osaka et de Crystal Optics Inc., a développé une méthode de fabrication de structures à l'échelle nanométrique et microscopique. Cette technologie a permis de contrôler la mouillabilité d'une surface en combinant une microstructure de surface avancée et des films de surface fonctionnels.
Contrairement aux processus de production coûteux conventionnels, cette technologie a permis un processus de production peu coûteux qui combine des technologies de transfert de forme fine, formation de films, et élimination sélective des films minces. Cette technologie permettra un accès facile à la médecine régénérative, Création de tissus, biomarqueurs, et tests ADN, et conduire à l'application à de nouveaux domaines, comme la photorégulation.
Des microréacteurs conventionnels ont été réalisés par photolithographie, un procédé utilisé dans la fabrication de dispositifs semi-conducteurs, cartes de circuits imprimés, plaques d'impression, panneaux d'affichage à cristaux liquides, et des panneaux d'affichage à plasma. Le processus nécessitait des machines de production coûteuses; cependant, sa productivité était faible.
Ce groupe est parvenu à produire à faible coût des microstructures performantes, tels que les microréacteurs (Figure 1) et les boîtes de culture cellulaire, en appliquant Water-CARE (gravure catalytique), qui permet la gravure chimique des protubérances de surface, à la technologie de transfert de forme fine et de revêtement à couche mince.
Le dispositif Water-CARE (Figure 2) a la même composition que les dispositifs de polissage conventionnels, mais un film de 100 nm d'épaisseur de platine ou de nickel, qui fonctionne comme un catalyseur, est déposé sur la surface d'un tampon de polissage. Dans les méthodes de polissage conventionnelles, les protubérances d'un échantillon sont préférentiellement éliminées, produisant une surface lisse dans le processus dans lequel un tampon de polissage frotte la surface dans un fluide d'usinage contenant des grains abrasifs et des agents chimiques.
Figure 2. Schéma de principe du système Water-CARE. Crédit :Université d'Osaka
D'autre part, dans Water-CARE, la surface de l'échantillon est attaquée par de l'eau seule sans utiliser de suspension. Parce qu'une réaction chimique est induite lorsque la surface d'un catalyseur se rapproche de l'échantillon à travers des molécules d'eau au niveau atomique, comme dans le cas des procédés de polissage conventionnels, la gravure s'effectue préférentiellement au niveau des protubérances de l'échantillon où le catalyseur entre en contact avec la surface du tampon de polissage, donnant une surface lisse.
Cette technologie n'utilise ni grains abrasifs ni agents chimiques. Comme l'usinage se fait à l'eau seule, les exigences d'une salle blanche sont remplies. Il s'agit d'une technique d'usinage respectueuse de l'environnement qui ne génère aucun déchet industriel.
Les technologies conventionnelles nécessitaient de nombreux processus et un contrôle précis - un film de revêtement hydrophile exposé a été gravé avec des rainures masquées et la couche de masquage a ensuite été retirée, et un film de revêtement hydrophile supplémentaire sur les protubérances a été retiré par polissage de précision tout en contrôlant la quantité de polissage.
En utilisant Water-CARE, ce groupe a réalisé une méthode de production très facile et peu coûteuse. Dans Water-CARE, seule l'eau est utilisée comme fluide d'usinage et les particules abrasives ne pénètrent pas dans les rainures, il y a donc un avantage que la charge sur le processus de nettoyage suivant est réduite.
Le professeur Yamauchi a dit, « Il deviendra possible de réaliser une production à faible coût de surfaces avec diverses fonctions, comme la fonction de contrôle de la mouillabilité de la surface, ainsi que les coefficients de lumière et de frottement, en utilisant nos résultats de recherche révolutionnaires. Avancer, notre technologie sera utile pour réaliser des tests ADN à domicile pour le cancer, maladies, et troubles. Elle conduira également au développement de la médecine régénérative et de la biotechnologie, contribuer aux économies d'énergie et à la création d'énergie grâce à l'utilisation de batteries solaires qui diminuent les pertes d'énergie.
