Une équipe de chercheurs de l'Université d'État de Pennsylvanie (USA) et de l'Universidad Autónoma de Madrid (UAM) ont mis au point une technique pour répliquer des structures biologiques, comme les ailes de papillon, à l'échelle nanométrique. Le biomatériau résultant pourrait être utilisé pour fabriquer des structures optiquement actives, tels que les diffuseurs optiques pour panneaux solaires.

Les couleurs des insectes et leur irisation (capacité à changer de couleur selon l'angle) ou leur capacité à paraître métalliques sont déterminées par de minuscules structures photoniques nanométriques que l'on retrouve dans leur cuticule. Les scientifiques se sont concentrés sur ces biostructures pour développer des dispositifs aux propriétés électroluminescentes qu'ils viennent de présenter dans la revue Bioinspiration &Biomimétique .

"Cette technique a été développée au Materials Research Institute de l'Université d'État de Pennsylvanie et elle permet de réaliser des répliques de structures biologiques à l'échelle nanométrique", Raúl J. Martín-Palma, maître de conférences au Département de physique appliquée de l'UAM et co-auteur de l'étude explique au SINC.

Les chercheurs ont créé « des répliques autonomes de fragiles, laminaire, biomodèles chitineux", C'est, copies des nanostructures des ailes de papillon. L'aspect de ces appendices dépend généralement plus de leur structure nanométrique périodique (qui détermine la couleur « physique ») que des pigments des ailes (qui établissent la couleur « chimique »).

Afin de créer un nouveau biomatériau, l'équipe a utilisé des composés à base de Germanium, Sélénium et Stibium (GeSeSb) et a utilisé une technique appelée Conformal-Evaporated-Film-by-Rotation (CEFR), qui combine l'évaporation thermique et la rotation du substrat dans une chambre à basse pression. Ils ont également utilisé l'immersion dans une solution aqueuse d'acide orthophosphorique pour dissoudre la chitine (substance généralement trouvée dans l'exosquelette des insectes et autres arthropodes).

Les méthodes utilisées à ce jour pour répliquer des biostructures sont très limitées lorsqu'il s'agit d'obtenir des copies efficaces à l'échelle nanométrique et elles endommagent souvent la biostructure d'origine car elles sont utilisées dans des atmosphères corrosives ou à haute température. La nouvelle technique résout "totalement" ces problèmes, car il est utilisé à température ambiante et ne nécessite pas l'utilisation de substances toxiques.

Martín-Palma souligne que les structures résultant de la réplication du biomodèle d'ailes de papillon pourraient être utilisées pour fabriquer diverses structures optiquement actives, tels que des diffuseurs optiques ou des revêtements qui maximisent l'absorption de la lumière des cellules solaires, ou d'autres types d'appareils. "En outre, la technique peut être utilisée pour répliquer d'autres structures biologiques, comme les carapaces de coléoptères ou les yeux composés des mouches, abeilles et guêpes, ", dit le chercheur.

Les yeux composés de certains insectes sont de bons candidats pour un grand nombre d'applications car ils offrent une grande vision angulaire. « Le développement de caméras miniatures et de capteurs optiques basés sur ces organes permettrait de les installer dans de petits espaces dans les voitures, téléphones portables et écrans, en plus d'avoir des utilisations dans des domaines tels que la médecine (le développement d'endoscopes) et la sécurité (surveillance)", dit Martín-Palma.

Plus d'information: Akhlesh Lakhtakia, Raúl J. Martín-Palma, Michael A. Motyka et Carlo G. Pantano. "Fabrication de répliques autoportantes de fragiles, laminaire, biomodèles chitineux". Bioinspiration &Biomimétique 4 (3) :034001, septembre 2009.

Source :FECYT - Fondation espagnole pour la science et la technologie