Qu'il s'agisse de fabriquer des stylos ou de construire des navettes spatiales, le processus de fabrication consiste à créer des composants puis à les assembler soigneusement. Mais quand il s'agit de structures infiniment petites, manipuler et assembler des nanoparticules hautes performances sur un substrat n'est pas une mince affaire.

Chercheurs du Laboratoire des Microsystèmes de l'EPFL, dirigé par Jürgen Brugger, ont trouvé un moyen de positionner très précisément des centaines de milliers de nanoparticules sur une surface d'un centimètre carré. Les nanoparticules ont été placées à moins d'un nanomètre - contre 10 à 20 nanomètres en utilisant les méthodes conventionnelles - et orientées à moins d'un degré.

Leur travail, qui a été publié dans Nature Nanotechnologie , ouvre la voie au développement de dispositifs nanométriques tels que les équipements de détection optique et les capteurs biologiques. « Si nous parvenons à placer des nanoparticules d'or à un nanomètre l'une de l'autre, nous pourrions, par exemple, confiner la lumière à un degré extraordinaire et détecter ou interagir avec des molécules individuelles, " dit Valentin Flauraud, l'auteur principal.

"Jouer au golf" avec des nanoparticules

Pour leur étude, les chercheurs ont utilisé des nanoparticules d'or qui ont été cultivées chimiquement dans un liquide. « Ces nanoparticules présentent de meilleures propriétés que celles produites par évaporation ou gravure, mais il est plus difficile de les manipuler, car ils sont en suspension dans un liquide, " dit Flauraud.

Leur technique consiste à prélever une goutte de liquide pleine de nanoparticules et à la chauffer pour que les nanoparticules se regroupent à un endroit donné. Cette goutte est ensuite traînée sur un substrat avec des barrières nanométriques et des trous.

Lorsque les nanoparticules rencontrent ces obstacles, ils se détachent du liquide et sont capturés par les trous. "C'est un peu comme jouer au mini-golf, " a déclaré le chercheur. Chaque piège est conçu pour orienter une nanoparticule d'une manière spécifique. " Le défi était de comprendre comment le liquide, les particules et le substrat interagissent à l'échelle nanométrique afin que nous puissions piéger efficacement les nanoparticules, " a déclaré Massimo Mastrangeli, le deuxième auteur et maintenant chercheur à l'Institut Max Planck pour les systèmes intelligents à Stuttgart.

Écrire l'alphabet avec des nanoparticules

Pour montrer à quel point leur méthode fonctionne, les chercheurs ont relevé plusieurs défis. D'abord, ils ont testé les propriétés optiques de leur système avec un puissant microscope électronique à transmission au Centre interdisciplinaire de microscopie électronique (CIME) de l'EPFL.

Ils ont ensuite montré que leur technique pouvait être utilisée pour produire des structures géométriquement complexes en écrivant l'alphabet avec des nanoparticules - le plus petit segment d'affichage au monde. « Tous ces travaux ont été menés à l'EPFL et sont le fruit de fortes synergies entre les différents plateaux techniques et les laboratoires, " a déclaré le professeur Brugger. " C'est un excellent exemple de la façon dont les méthodes descendantes et ascendantes peuvent être combinées, ouvrant la porte à de nombreux domaines inexplorés de la nanotechnologie."