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Des nano-objets de 10 nanomètres : un record

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Grâce à une nouvelle technique, on sait maintenant confectionner des objets métalliques jusqu'à des dimensions de l'ordre de 10 nanomètres, soit cinq fois moins que les réalisations actuelles. Applications : innombrables.

Des plaques métalliques réunies par de très fines connexions ou séparées par de minuscules espacements : ces objets ont été fabriqués en quelques coups de canons à électrons et peuvent devenir des capteurs, des transistors, des analyseurs d’ADN...

Sculpter des formes métalliques d'un cent millième de millimètre : voilà ce qu'ont réussi à faire deux chercheurs américains, Marija Drndic et Michael Fischbein (Penn's Department of Physics, université de Pennsylvanie). Leurs photos montrent de minuscules plaques d'or, d'aluminium, d'argent et d'autres métaux réunies par des liens très fins ou séparées par des espaces tout aussi étroits.

Les dimensions des plus petites structures descendent à une dizaine de nanomètres (un nanomètre vaut 10-9 mètre, soit un millionième de millimètre). C'est cinq fois mieux que ce que l'on sait faire aujourd'hui avec la technique désormais classique de la lithographie électronique à balayage (ou TEB, transmission electron beams). Elle consiste en une succession de gravures de la surface à l'aide d'un faisceau d'électrons et de phases d'évaporation du métal.

On parvient facilement à dessiner des formes jusqu'à 50 nanomètres, mais rarement plus petites. Cette voie consistant à tailler un objet de grande dimension initiale paraît plus prometteuse que le sens inverse, c'est-à-dire l'assemblage de composants encore plus petits (méthode dite bottom-up).

Sculpture directe

L'équipe a utilisé une variante de cette technique TEB qui évite les phases d'évaporation du métal. C'est donc une gravure directe par électrons, que les auteurs ont appelée Tebal (pour TEB-based ablation lithography). La méthode semble bien au point. Elle a fonctionné avec différents métaux et permis notamment de réaliser des connexions avec des conducteurs électriques. De plus, la technique permet de contrôler visuellement l'opération car la transmission électronique à balayage peut aussi être utilisée pour former des images du résultat. Enfin, les deux chercheurs sont parvenus à une précision suffisante pour reproduire de nombreuses fois la même forme. Sans parler de fabrication en série, cette reproductibilité démontre la fiabilité de la méthode.

De telles nanostructures métalliques ont déjà de nombreuses applications potentielles, pour fabriquer des capteurs ou toutes sortes de MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems), ces mécaniques miniatures très en vogue dans les laboratoires. On pense à eux - entre autres - pour imiter les soies sensorielles des poissons, réaliser des doigts artificiels ou fabriquer des analyseurs d'ADN. Les auteurs proposent d'ailleurs, pour commencer, de développer une technique de séquençage de gènes dans laquelle des nanostructures piègeraient sélectivement des suites de bases (les porteurs d'information sur l'ADN).

De l'électronique à la médecine, bien d'autres applications sont imaginables...