Solution aqueuse de fibroïne de soie de qualité optique, obtenu à partir des cocons de la chenille Bombyx mori, a été placé sur un substrat et revêtu par centrifugation pour former un film de soie. Des réserves positives et négatives ont été formées et développées en utilisant de l'eau.
(Phys.org) —Les ingénieurs de l'Université Tufts ont démontré qu'il est possible de générer des nanostructures à partir de soie dans un processus respectueux de l'environnement qui utilise l'eau comme agent de développement et des techniques de fabrication standard. Cette approche offre une alternative verte aux matériaux toxiques couramment utilisés dans la nanofabrication tout en offrant une qualité de fabrication comparable aux polymères synthétiques conventionnels. La nanofabrication est au cœur de la fabrication des semi-conducteurs et autres dispositifs électroniques et photoniques.
L'article décrivant ce travail, "Toute la lithographie par faisceau d'électrons à base d'eau utilisant la soie comme positif, Résistance négative et biofonctionnelle, " apparaît dans Nature Nanotechnologie , publié en ligne le 23 mars avant la publication imprimée.
« Dans un monde qui s'efforce de réduire les empreintes toxiques associées à la fabrication, notre laboratoire explore les biopolymères, et de la soie en particulier, comme matériau candidat pour remplacer les plastiques dans de nombreuses applications de haute technologie, " a déclaré le professeur Frank C. Doble de génie biomédical Fiorenzo Omenetto, Doctorat., chercheur principal sur le travail.
La nanofabrication implique des motifs à haute résolution avec des caractéristiques si petites qu'elles ont au moins une dimension ne dépassant pas 100 nanomètres (nm) - la taille des particules filtrées par les masques chirurgicaux. La fabrication à l'échelle nanométrique est généralement obtenue en déposant des films minces de polymères personnalisés, appelé "résiste, " sur des plaquettes de silicium. Chaque couche de réserve est successivement modelée en utilisant de la lumière ou des électrons (via une lithographie par faisceau d'électrons) pour exposer la partie de la réserve non recouverte par un masque. Par la suite, les réserves positives sont dissoutes lorsqu'elles sont soumises à un révélateur tandis que les réserves négatives restent après le développement. La composition et la configuration des couches déterminent les propriétés de la structure.
Développer une résistance nécessite généralement des produits chimiques toxiques, qui ont besoin de prudence, et coûteux, manipulation et élimination. Des avancées significatives ont été réalisées en utilisant des résines « vertes » qui peuvent être développées avec de l'eau, mais ces techniques n'ont pas la précision et l'évolutivité souhaitées.
"En revanche, notre procédé est entièrement à base d'eau, en commençant par la solution aqueuse de soie et en terminant par un simple développement du film de soie exposé dans l'eau, et la résolution obtenue était comparable à l'un des polymères synthétiques couramment utilisés, " dit Omenetto, qui est professeur au Département de physique de la Tufts School of Arts and Sciences en plus de sa nomination à la School of Engineering. "Une variété d'industries manufacturières, les entreprises de haute technologie et les laboratoires universitaires pourraient à terme bénéficier de salles blanches également vertes. »
Pour ce travail, les ingénieurs de Tufts ont fabriqué des réseaux photoniques à l'échelle nanométrique en utilisant à la fois de la soie pure et de la soie fonctionnalisée dopée avec des points quantiques, les protéines fluorescentes vertes (GFP) ou la peroxydase de raifort (HRP).
"En montrant que les biomolécules de l'enzyme HRP restaient actives après le processus de nanofabrication par faisceau d'électrons, nous avons démontré la faisabilité de la fabrication de dispositifs de détection de soie biologiquement actifs, quelque chose qui n'est pas disponible actuellement, " a déclaré Benedetto Marelli, doctorat Marelli est associé post-doctoral dans le laboratoire d'Omenetto et co-auteur principal de l'article avec l'ancien associé post-doctoral d'Omenetto Sunghwan Kim, Doctorat., maintenant professeur à Ajou, Corée.
Cette recherche s'appuie sur les travaux antérieurs d'Omenetto et de ses collaborateurs à la Tufts School of Engineering. Autrefois, ils avaient montré que la soie pouvait être nanofabriquée, mais ces processus nécessitaient de commencer avec d'autres matériaux nanométriques. C'est la première fois que la soie est fabriquée pour entamer la chaîne de fabrication de la nanofabrication.
