Voici une capture d'écran d'un microscope électronique au Centre de MicroNanotechnologie de l'EPFL. Le trou du capillaire, vue d'en haut, peut être rétréci selon les besoins et surveillé en direct jusqu'à ce que le diamètre approprié soit atteint. Le cercle vert montre qu'il a maintenant un diamètre de 20 nm. Crédit :Alain Herzog / EPFL
Avez-vous déjà jeté au feu - même si vous n'auriez pas dû - un paquet de chips vide ? Le résultat est saisissant :le plastique se ratatine et se replie sur lui-même, jusqu'à ce qu'elle se transforme en une petite boule froissée et noircie. Ce phénomène s'explique par la tendance des matériaux à reprendre leurs caractéristiques d'origine en présence du bon stimulus. D'où, cela se produit généralement lors du chauffage de matériaux qui ont été à l'origine façonnés à des températures élevées et refroidis par la suite.
Des chercheurs de l'EPFL se sont rendu compte que ce phénomène se produisait sur des tubes de quartz ultrafins (tubes capillaires) sous le faisceau d'un microscope électronique à balayage. "Ce n'est pas le but du microscope d'origine. L'augmentation de la température s'explique par une accumulation d'électrons dans le verre. Les électrons s'accumulent parce que le verre est un matériau non conducteur." explique Lorentz Steinbock, chercheur au Laboratoire de biologie à l'échelle nanométrique et co-auteur d'un article sur ce sujet publié dans Lettres nano .
Comme le verre rétrécit, il peut être vu en direct sur l'écran du microscope. « C'est comme un souffleur de verre. Grâce aux possibilités offertes par le nouveau microscope du Centre de Micronanotechnologie (MIC) de l'EPFL, l'opérateur peut régler la tension du microscope et l'intensité du champ électrique tout en observant la réaction du tube. Ainsi, la personne manipulant le microscope peut contrôler très précisément la forme qu'il veut donner au verre", dit Aleksandra Radenovic, professeur assistant tenure track en charge du laboratoire.
Quelques-uns de ces nano-capillaires commerciaux pré-rétrécis ont vu leur diamètre d'extrémité réduit à quelques nanomètres, à partir d'un 200 nm d'origine, grâce à un microscope électronique au Centre de MicroNanotechnologie de l'EPFL. Crédit :Alain Herzog / EPFL
A la fin de ce processus, les extrémités du tube capillaire sont parfaitement contrôlables en diamètre, allant de 200 nanomètres à complètement fermé. Les scientifiques ont testé leurs tubes amincis dans une expérience visant à détecter des segments d'ADN dans un échantillon. L'échantillon d'essai a été déplacé d'un conteneur à un autre sur une puce microfluidique. Chaque fois qu'une molécule a traversé le "canal" reliant les conteneurs, la variation du courant ionique a été mesurée. Comme prévu, l'équipe de l'EPFL a obtenu des résultats plus précis avec un tube réduit à la taille de 11 nm qu'avec les modèles standards du marché. "En utilisant un tube capillaire ne coûtant que quelques centimes, en cinq minutes, nous sommes capables de fabriquer un appareil qui peut remplacer les « nano-canaux » vendus des centaines de dollars ! », explique Aleksandra Radenovic.
Ces nano-charges ont un potentiel au-delà de l'utilisation en laboratoire. « On peut imaginer des applications industrielles dans les imprimantes de très haute précision, ainsi que des opportunités en chirurgie, où des micro-pipettes de ce type pourraient être utilisées à l'échelle d'une cellule", dit le chercheur.
Pour le moment, le procédé de fabrication de tubes nano-capillaires est manuel, le passage à l'échelle industrielle prendra du temps. Cependant, les chercheurs ont pu démontrer le concept de leur découverte et ont déposé un brevet. Par conséquent, la route est déjà goudronnée.
