Les dispositifs plus petits que la largeur d'un cheveu humain sont la clé des technologies d'administration de médicaments, semi-conducteurs, et la production de carburant. Mais les méthodes actuelles de fabrication de ces micro- et nanostructures peuvent être coûteuses et inutiles.

Des chercheurs de l'Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University (OIST) ont fabriqué une nouvelle base de verre et de diamant synthétique qui peut être utilisée pour créer de minuscules micro- et nanostructures. Ce nouveau substrat est peu coûteux et laisse un minimum de déchets, disent les chercheurs, dans une étude publiée dans Diamant et matériaux connexes .

« Nous avons passé les deux dernières décennies à jeter des plastiques, " a déclaré Stoffel Janssens, le premier auteur de l'étude, et membre de l'OIST Mathématiques, Mécanique, et l'Unité des matériaux. "Avec des matériaux durables comme le diamant et le verre, nous minimisons les impacts négatifs sur l'environnement."

Construire une nanostructure

Les processus actuels en place pour la fabrication de micro et nanodispositifs peuvent être coûteux et inefficaces. Diamant synthétique, qui a la même structure chimique que le diamant naturel, est résilient, économique et durable, et le verre est polyvalent et isolant électriquement; les technologies qui combinent les deux sont prometteuses.

Les chercheurs ont réalisé leur fondation à l'aide d'une gravure sur verre, un processus qui repose sur l'acide pour réduire une plaque de verre à une épaisseur de 50 micromètres (environ la longueur d'une cellule typique du corps humain). Janssens et ses collaborateurs, Professeur Eliot Fried, David Vázquez-Cortés, Alessandro Giussani, et James Kwiecinski, utilisé un laser pour percer des cavités, environ 40 micromètres de diamètre et de profondeur, dans un côté de la dalle de verre.

Prochain, les scientifiques ont fait pousser un film de diamant nanocristallin de 175 nanomètres d'épaisseur de l'autre côté du verre et transformé les cavités forées en petits canaux scellés avec du diamant en suspension. La combinaison du diamant et du verre crée une structure transparente dans laquelle les scientifiques peuvent cultiver et visualiser des cellules vivantes.

"Au cours de ce processus de fabrication, le verre peut facilement devenir rugueux et opaque, " a déclaré Janssens. " Il y a tellement de petites choses qui peuvent mal tourner; nous avons fait de nombreux ajustements pour optimiser notre processus."

Avancer, Janssens espère créer des films de diamant poreux adaptés pour délivrer des médicaments spécifiques. Les chercheurs ont déposé un brevet pour la nouvelle fondation et explorent son potentiel commercial.

« Ce type de recherche ne peut se faire que grâce aux efforts conjugués de chercheurs d'horizons différents, " a déclaré Fried. " L'interdisciplinarité de l'OIST et son environnement collaboratif ont rendu notre travail possible. "