Des chercheurs du Département de génie chimique de la Vrije Universiteit Brussel, de l'Université technique de Riga et de l'Institut MESA+ de l'Université de Twente ont réussi à disposer de très petites particules (10 µm à 500 nm, 10 à 100 fois plus fines qu'un cheveu humain) dans une fine couche sans utiliser de solvants. Il s'agit d'une première étape extrêmement importante vers le développement d'une nouvelle génération de capteurs et d'électronique pour un large éventail d'applications.
"Les méthodes courantes basées sur des solutions cristallisantes ne sont pas aussi polyvalentes que nous le souhaiterions. De plus, les méthodes sèches précédentes étaient principalement efficaces sur des surfaces collantes, ce qui limitait leurs applications", explique Ignaas Jimidar de la VUB. Pour résoudre ce problème, l'équipe a conçu une méthode permettant de fixer les particules sur des surfaces dures et non collantes.
Ils ont frotté les particules sur la surface à la main et, en 20 secondes environ, ont obtenu une seule couche de particules densément emballées disposées selon un motif hexagonal.
"Le frottement est effectué à l'aide d'un tampon constitué d'un matériau semblable au silicone appelé PDMS", explique Kai Sotthewes de l'Université de Twente. "L'électricité statique générée par le processus de frottement, en particulier sur les surfaces plus dures, et les forces entre les particules et la surface sont cruciales pour créer les motifs souhaités. Nous rencontrons cette électricité statique dans la vie quotidienne si nous frottons un ballon contre nos cheveux ou si nous sentons un choc par une journée sèche d'hiver lorsque nous touchons un objet métallique."
"Le processus de création de motifs a fonctionné à la fois sur des surfaces conductrices et non conductrices, et les meilleurs résultats ont été obtenus avec certains types de poudres de particules, telles que le polystyrène (utilisé comme isolant) et le polyméthacrylate de méthyle ou PMMA, également connu sous le nom de plexiglas", explique Andris Šutka de l'Université technique de Riga. La silice, un composant omniprésent dans l'électronique contemporaine, ne fonctionnait bien que sur des surfaces recouvertes de fluorocarbone (une sorte de couche de téflon) et lorsqu'il n'y avait pas d'humidité.
"Les particules de silice sont donc légèrement moins conviviales, mais elles résistent à toutes sortes de solvants, ce qui les rend adaptées aux techniques d'analyse et de détection biologiques et chimiques", ajoute Gijs Roozendaal de l'Université de Twente.
"Nous avons finalement réussi à créer une série de motifs et de logos microscopiques sur des "plaquettes" à grande échelle et à les visualiser tous à l'aide d'un microscope à force atomique", explique Ignaas Jimidar.
"Cela représente un développement prometteur pour améliorer l'électronique, détecter toutes sortes de substances chimiques et biologiques, et même détecter des produits contrefaits. Ce dernier résultat est possible car les particules de certains motifs réfractent la lumière différemment selon l'angle. Vous pouvez donc détecter les couleurs à l'aide de ces microparticules. ."
L'article est publié dans la revue ACS Applied Materials &Interfaces. .
Plus d'informations : Kai Sotthewes et al, Vers l'assemblage de modèles cristallins accordables en 2D de colloïdes sphériques à l'échelle d'une tranche, Matériaux et interfaces appliqués ACS (2024). DOI :10.1021/acsami.3c16830
Fourni par la Vrije Universiteit Brussel
