Une équipe française de nanorobotique de l'Institut Femto-ST de Besançon, La France, assemblé un nouveau système de microrobotique qui repousse les frontières des nanotechnologies optiques. Combinant plusieurs technologies existantes, la nanofactory μRobotex construit des microstructures dans une grande chambre à vide et fixe les composants sur les pointes des fibres optiques avec une précision nanométrique. La construction de la micro-maison, signalé dans le Journal of Vacuum Science and Technology A , montre comment les chercheurs peuvent faire progresser les technologies de détection optique lorsqu'ils manipulent des canons à ions, faisceaux d'électrons et pilotage robotique finement contrôlé.

Jusqu'à maintenant, les technologies de laboratoire sur fibre n'avaient pas d'actionneurs robotiques pour le nanoassemblage, donc travailler à cette échelle a empêché les ingénieurs de construire des microstructures. Cette innovation permet d'installer des éléments de détection miniaturisés sur des pointes de fibre afin que les ingénieurs puissent voir et manipuler différents composants. Avec cette avancée, des fibres optiques aussi fines que des cheveux humains peuvent être insérées dans des endroits inaccessibles comme des moteurs à réaction et des vaisseaux sanguins pour détecter les niveaux de rayonnement ou les molécules virales.

"Pour la première fois, nous avons pu réaliser des motifs et des assemblages avec une précision inférieure à 2 nanomètres, ce qui est un résultat très important pour la communauté robotique et optique, " a déclaré Jean-Yves Rauch, un auteur sur le papier.

Les ingénieurs français ont combiné tous les composants technologiques du nanoassemblage :un faisceau d'ions focalisé, un système d'injection de gaz et un petit robot maniable - dans une chambre à vide, et installé un microscope pour visualiser le processus d'assemblage. « Nous avons décidé de construire la micromaison sur la fibre pour montrer que nous sommes capables de réaliser ces assemblages de microsystèmes au-dessus d'une fibre optique avec une grande précision, ", a déclaré Rauch.

Construire une micro-maison, c'est comme fabriquer un dé géant à partir d'un morceau de papier, mais le nanoassemblage nécessite des outils plus sophistiqués. Le faisceau d'ions focalisés est utilisé comme des ciseaux pour découper ou entailler la membrane de silice "papier" de la maison. Une fois les murs repliés, un réglage de puissance inférieur est sélectionné sur le canon à ions, et le système d'injection de gaz colle les bords de la structure en place. Le faisceau d'ions de faible puissance et l'injection de gaz pulvérisent ensuite doucement un motif en tuiles sur le toit, un détail qui met l'accent sur la précision et la flexibilité du système.

Dans ce processus, le canon à ions devait se concentrer sur une zone de seulement 300 micromètres sur 300 micromètres pour tirer des ions sur la pointe de la fibre et la membrane de silice. « Il est très difficile de piloter le robot avec une grande précision à ce point de croisement entre les deux faisceaux, " a déclaré Rauch. Il a expliqué que deux ingénieurs travaillaient sur plusieurs ordinateurs pour contrôler le processus. De nombreuses étapes sont déjà automatisées, mais à l'avenir, l'équipe espère automatiser toutes les étapes robotiques de l'assemblage.

Maintenant, en utilisant le système μRobotex, ces ingénieurs construisent des microstructures fonctionnalisées pour détecter des molécules spécifiques en fixant leurs microstructures sur des fibres optiques. L'équipe de nanorobotique espère repousser encore plus loin les limites de la technologie, en construisant des structures plus petites et en les fixant sur des nanotubes de carbone, seulement 20 nanomètres à 100 nanomètres de diamètre.