(PhysOrg.com) -- Les scientifiques de Georgia Tech ont développé une technique de nanolithographie qui peut produire des motifs haute résolution d'au moins trois produits chimiques différents sur une seule puce à des vitesses d'écriture allant jusqu'à un millimètre par seconde. Les nanomodèles chimiques peuvent être conçus sur mesure avec n'importe quelle forme souhaitée et se sont avérés suffisamment stables pour pouvoir être stockés pendant des semaines, puis utilisés ailleurs. La technique, connue sous le nom de nanolithographie thermochimique est détaillée dans l'édition de décembre 2009 de la revue Matériaux fonctionnels avancés . La recherche a des applications dans un certain nombre de domaines scientifiques, de l'électronique à la médecine.

« La force de cette méthode est vraiment la possibilité de produire à faible coût, des motifs chimiques haute résolution et haute densité sur un échantillon pouvant être livré dans n'importe quel laboratoire du monde, où même les non experts en nanotechnologie peuvent plonger l'échantillon dans la solution souhaitée et, par exemple, faire des nano-arrays de protéines, ADN ou nanoparticules, " dit Elisa Riedo, professeur agrégé à l'École de physique du Georgia Institute of Technology.

Conceptuellement, la technique est étonnamment simple. A l'aide d'un microscope à force atomique (AFM), les chercheurs chauffent une pointe en silicone et la font passer sur une fine pellicule de polymère. La chaleur de la pointe induit une réaction chimique locale à la surface du film. Cette réaction modifie la réactivité chimique du film et le transforme d'une surface inerte en une surface réactive qui peut attacher sélectivement d'autres molécules. L'équipe a développé la technique pour la première fois en 2007. Maintenant, ils ont ajouté de nouveaux rebondissements importants qui devraient faire de la nanolithographie thermochimique (TCNL) un outil extrêmement utile pour les scientifiques travaillant à l'échelle nanométrique.

"Nous avons créé un moyen de créer des motifs indépendants de plusieurs produits chimiques sur une puce qui peuvent être dessinés sous la forme que vous voulez, " a déclaré Jennifer Curtis, professeur assistant à l'École de physique.

Être capable de créer des caractéristiques haute résolution de différents produits chimiques dans des formes arbitraires est important car certaines techniques de nanolithographie sont limitées à une seule chimie, des résolutions inférieures et/ou des formes fixes. En outre, La capacité de vitesse de TCNL d'un millimètre par seconde le rend de plusieurs ordres de grandeur plus rapide que la nanolithographie à stylo plongeant largement utilisée, qui horloge régulièrement à une vitesse de 0,0001 millimètres par seconde par stylo.

La recherche est rendue possible par des pointes de sonde AFM chauffées qui peuvent créer un point chaud aussi petit que quelques nanomètres de diamètre. Ces pointes sont conçues et fabriquées par le professeur William King, collaborateur de l'Université de l'Illinois, Urbana-Campaign. "La pointe chauffée permet de diriger des réactions chimiques à l'échelle nanométrique, " dit le roi.

La nouvelle technique produit plusieurs motifs chimiques sur la même puce en utilisant l'AFM pour chauffer un film polymère et modifier sa réactivité. La puce est ensuite plongée dans une solution, qui permet aux produits chimiques (par exemple, protéines ou autres linkers chimiques) dans la solution pour se lier à la puce sur les parties où elle a été chauffée. L'AFM chauffe ensuite le film à un autre endroit. La puce est plongée dans une autre solution et à nouveau un autre produit chimique peut se lier à la puce.

Dans le journal, les scientifiques montrent qu'ils peuvent modeler l'amine, thiol, l'aldéhyde et la biotine en utilisant cette technique. Mais en principe, le TCNL pourrait être utilisé pour presque tous les produits chimiques. Leurs travaux montrent également que les motifs chimiques peuvent être utilisés pour organiser des matériaux fonctionnels à la surface, comme les protéines et l'ADN.

"La puissance de cette technique est qu'elle peut en principe fonctionner avec presque n'importe quel nano-objet chimique ou chimiquement réactif. Elle permet aux scientifiques de dessiner très rapidement de nombreuses choses qui peuvent ensuite être converties en un certain nombre de choses différentes, qui eux-mêmes peuvent se lier sélectivement à encore un certain nombre d'autres choses. Donc, peu importe si vous vous intéressez à la biologie, électronique, médecine ou chimie, TCNL peut créer le modèle réactif pour lier ce que vous choisissez, " dit Seth Marder, professeur à la Tech School of Chemistry and Biochemistry et directeur du Center for Organic Photonics and Electronics.

En outre, TCNL permet d'effectuer l'écriture chimique à un endroit avec la structuration du nano-objet à un autre, afin que les scientifiques qui ne sont pas experts dans l'écriture de schémas chimiques à l'échelle nanométrique puissent toujours y attacher leurs objets. C'est la stabilité de la technique qui rend cela possible.

« Une fois que vous avez dessiné le motif, il est très stable et non réactif. Nous avons montré que vous pouvez l'avoir pendant plus d'un mois, sortez-le et trempez-le et il se liera toujours, " dit Riedo.

"J'aimerais penser que dans quelques années, les gens auront accès à un outil TCNL qui leur permettra de faire ce modelage dans un endroit comme Georgia Tech, c'est beaucoup moins cher que le genre d'outils de nanolithographie que nous utilisons actuellement dans notre salle blanche, " dit Marder.