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Nanotechnologie : des sphères et des cubes sur mesure

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Une technique novatrice, consistant à désagréger une nanostructure préalablement assemblée, permet de fabriquer des sphères et des cubes nanométriques parfaitement calibrés.

Sous sa forme de tectosilicate, le dioxyde de silicium, c'est le quartz, le minéral le plus commun à la surface de la Terre. Crédit : Charles E. Jones.

Créer des nano-objets de formes et de tailles précisément déterminées intéressent un nombre croissant de scientifiques et d'ingénieurs pour transporter des agents pharmacologiques, encapsuler des enzymes ou construire des nanostructures plus grandes. La plupart des procédés actuels consistent à inciter des molécules à s'assembler entre elles. Mais la maîtrise de cette méthode est extrêmement délicate et les dimensions finales de ces objets poreux manquent souvent de régularité.

À l'université du Minnesota, Andreas Stein et son équipe ont testé la voie inverse : partir d'une structure de plus grande dimension et la découper en morceaux. Le succès était au rendez-vous, avec des nanosphères et des nanocubes de dioxyde de silicium de tailles uniformes.

Moulez, chauffez, démoulez…

La méthode, cependant, est loin d'être simple. La nanosculpture se mérite... La recette commence par un auto-assemblage de minuscules sphères en plastique, plus précisément en polyméthylméthacrylate (PMMA). Entre elles se forment des espaces vides, les uns tétraédriques, les autres octaédriques, que les chimistes emplissent d'un mélange, contenant un composé organosilicé, de l'acide oxalique et un surfactant. Le tout se solidifie en un gel. Un bon coup de chaleur fait fondre le PMMA et disparaître le surfactant. Le composé organosilicé, lui, se transforme progressivement en dioxyde de silicium. Il reste bientôt un treillis formé de tétraèdres et d'octaèdres réunis par de fines attaches.

La transformation du composé organosilicé en dioxyde de silicium se poursuit et le treillis finit par de désagréger à mesure que les tétraèdres et les octaèdres se détachent les uns des autres. Ces petites structures continuent se contracter, les tétraèdres devenant pratiquement sphériques et les octaèdres à peu près cubiques.

Le tour est joué. Il n'y a plus qu'à servir froid... L'équipe a travaillé quelques variantes de sa recette. En modifiant les composition de départ, on peut contrôler dans une certaine mesure la taille et la forme des nanoparticules finales et quelques ingrédients peuvent être ajoutés. Avec ces briques bien calibrées, il ne reste plus qu'à fabriquer ensuite des structures plus complexes...

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