Des nanotechnologues de l'institut de recherche MESA+ de l'Université de Twente ont développé une méthode par laquelle de minuscules sphères de polystyrène, automatiquement et dans des conditions contrôlées, former un ballon presque parfait qui ressemble étrangement à un ballon de football, mais environ mille fois plus petit. Les sphères s'organisent de telle manière qu'elles se rapprochent de l'arrangement le plus dense possible, connu sous le nom d'« emballage de sphères le plus proche ». La méthode offre aux nanotechnologues une nouvelle façon de créer de minuscules structures 3D.

La recherche a été publiée cette semaine dans la principale revue scientifique Actes de l'Académie nationale des sciences ( PNAS ).

La méthode développée par les scientifiques de l'Université de Twente consiste à déposer une goutte d'eau contenant des milliers de sphères de polystyrène d'un micromètre (mille fois plus petites qu'un millimètre) sur une surface superhydrophobe. Comme la goutte est autorisée à s'évaporer très lentement dans des conditions contrôlées, les distances entre les sphères deviennent de plus en plus petites et, étonnamment, elles forment une structure 3D hautement organisée.

On a trouvé que les sphères s'organisaient d'elles-mêmes de manière à ce que la boule qu'elles forment se rapproche de l'arrangement le plus compact possible (« emballage le plus proche des sphères »), avec 74% de l'espace rempli par les sphères. Comme un ballon de foot, les structures qui se forment sont presque parfaitement sphériques, composé d'un grand nombre d'avions. Les chercheurs ont donc surnommé leur matériau « ballons de football microscopiques ». Les minuscules ballons de football mesurent de cent à mille micromètres, contenant de dix mille à un milliard de minuscules sphères de polystyrène.

La recherche à Twente a produit une nouvelle méthode de création de structures 3D complexes de ce type par auto-assemblage. Comme les scientifiques sont capables de contrôler avec précision le nombre de sphères de polystyrène et le taux d'évaporation, ils peuvent déterminer la structure du produit final avec une grande précision. La méthode offre ainsi aux nanotechnologues une nouvelle façon de créer efficacement des structures minuscules. Ils pourraient éventuellement être utilisés, par ex. à des fins médicales et dans l'industrie alimentaire.