Une simple fosse circulaire ou hexagonale inscrite dans le silicium permet de générer des spirales polymères auto-assemblantes grâce à l'ajout d'une minuscule encoche dans le gabarit, rapportent des scientifiques dans le numéro de lancement de Nano Futures .

Quoi de plus, la modification de la forme de l'encoche permet aux utilisateurs de composer la direction de la spirale pour générer des motifs soit à gauche soit à droite, et même créer des doubles spirales.

Les substrats à nano et micro-motifs ouvrent la porte à une gamme d'applications allant de la détection chimique au stockage de données, mais des formes complexes peuvent parfois être difficiles à générer rapidement, et en grand nombre. Une façon de contourner cela est d'utiliser des matériaux - dans ce cas, films minces de copolymère dibloc - qui peuvent s'auto-assembler ou se réorganiser en réponse à des modèles faciles à réaliser tels que des creux circulaires ou crantés.

"L'encoche brise la symétrie donnant le contrôle sur la direction de la spirale, " a expliqué Caroline Ross du Massachusetts Institute of Technology, NOUS, qui a dirigé un travail d'équipe impliquant des collègues sur le campus ainsi que des scientifiques basés en Corée et à Singapour.

Il est important de comprendre comment programmer la direction de la spirale, car la fonction pourrait être utilisée pour transmettre la « main » (chiralité) dans un dispositif analytique - par exemple, configurer des substrats sensibles aux arrangements chiraux tels que l'ADN, acides aminés et protéines.

Dans l'étude, le groupe, qui comprend les chercheurs Hong Kyoon Choi, Jae-Byum Chang, Adam Hannon, Joël Yang, Karl Berggren et Alfredo Alexander-Katz – ont utilisé un modèle mathématique pour reproduire les morphologies courbes observées dans leurs expériences.

"Nous voulions comprendre plus en détail la formation des spirales, ce qui contrôle leur chiralité, et la compétition entre spirales et anneaux concentriques, " ajouta Ross.

Sans l'encoche, le dépôt de polymère dans des puits circulaires (avec un diamètre intérieur de 350 nm) a produit un ensemble de quatre anneaux concentriques dans chacun des modèles miniatures. Mais avec la fonctionnalité, des motifs en spirale ont été établis à la place.

Les simulations ont permis à l'équipe d'explorer comment la géométrie de confinement conduit à la formation de ces microdomaines en forme d'anneau ou en spirale. Dans le travail, les chercheurs notent qu'une disposition en spirale évite les coûts énergétiques liés à la déformation dans les anneaux concentriques (qui seraient déformés en raison de la présence de l'encoche).

Une analyse plus approfondie par l'équipe a identifié l'effet de rendre l'encoche plus mince ou plus large et aussi ce qui se passe lorsque des fosses non circulaires sont utilisées.

Tous les détails peuvent être trouvés dans le journal Nano Futures – un nouveau titre publiant des recherches fondamentales et appliquées à la pointe des nanosciences et de l'innovation technologique.