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29 Oktober 2014 | La Revue POLYTECHNIQUE 08/2014 | physical

Contrôler la croissance de cristaux métalliques

Des chercheurs de l’Université de Warwick (Angleterre) ont développé une méthode pour contrôler la croissance, à l’échelle d’un atome, de cristaux métalliques. Appelée nanocrystallométrie, elle permet la création de nano-objets à fort potentiel en nanoscience.
En utilisant une matrice dopée de graphène pour ralentir et piéger des atomes d’osmium (un métal précieux), des chercheurs britanniques de l’Université de Warwick ont réussi à contrôler et à quantifier la croissance de nano-cristaux. Ce ralentissement des atomes leur permet de se rencontrer à la surface, de s’assembler en petites molécules, puis de former des amas d’atomes et finalement des cristaux.

Le professeur Peter Sadler, du département de Chimie de l’Université de Warwick, souligne que «l’avancée majeure ainsi réalisée en nanocrystallométrie permet maintenant d’observer et de contrôler directement le nano-monde en mouvement».
«Jusqu’à aujourd’hui, la formation de nano-cristaux métalliques ne pouvait pas être contrôlée avec précision à l’échelle d’un seul atome. Un tel degré de précision est pourtant essentiel pour envisager l’utilisation industrielle de tels cristaux dans les matériaux du futur», explique Nicolas Barry, du département de Chimie.
Le professeur Sadler explique que «la nanocrystallométrie est capable d’offrir un haut niveau de précision inégalé pour la fabrication de cristaux métalliques d’une dimension aussi faible que 0,00000015 cm ou 15 angström. Si un nano-objet nécessite l’utilisation de mille atomes d’osmium, il suffirait alors d’un gramme d’osmium pour fabriquer environ 400 millions d’appareils pour chaque personne vivant sur cette terre.»
 
Un fort potentiel industriel
Les chercheurs affirment que cette nouvelle méthode a un très fort potentiel industriel. «Nous pouvons utiliser la nanocrystallométrie pour construire des circuits électroniques à l’échelle de l’atome ou des disques durs nanoscopiques, par exemple. La méthode pourrait également ouvrir de nouvelles perspectives pour la détection de drogues, d’ADN ou de gaz. Nous pouvons également envisager son utilisation pour la protection de documents ou pour la sécurité industrielle, bancaire ou publique», poursuit Nicolas Barry.
«La nanocrystallométrie permet également de fabriquer de nouveaux nano-alliages. Nous avons démontré la fabrication d’un type d’alliage, mais de nombreuses combinaisons peuvent être envisagées. Ces nouveaux matériaux peuvent avoir des propriétés inconnues et inhabituelles», renchérit le professeur Sadler.
«Les futures avancées majeures en nanotechnologie dépendront de notre habilité à contrôler la composition exacte des ingrédients utilisés, ne serait-ce que pour des raisons de sécurité et de coût. La nanocrystallométrie a le potentiel pour améliorer considérablement les procédés de fabrication et le prix de ces ingrédients», explique Nicolas Barry.
 
Un microscope à transmission électronique
La nanocrystallométrie a été découverte grâce à l’équipement de haute technologie de l’Université de Warwick. Richard Beanland, du département de Physique, explique que «ces avancées ont été rendues possible grâce à l’utilisation d’un microscope à transmission électronique de haute définition et avec correction d’aberration, un équipement unique au Royaume-Uni. Nous savons que le monde est fait d’atomes, mais il est extrêmement rare de pouvoir les voir danser ainsi devant nos yeux».
Commentant le potentiel commercial de la nanocrystallométrie, Andrew Lee, directeur du développement chez Warwick Ventures, déclare: «Nous croyons que la découverte de cette équipe de chercheurs pourrait être une réelle percée dans la nano-manipulation et la dérivatisation de surfaces de graphène, ce qui ouvre de multiple opportunités commerciales dans le futur. Nous avons déposé un brevet et nous sommes à la recherche de partenaires industriels avec qui collaborer à l’avenir.»
 
Université de Warwick
Coventry, Royaume-Uni
www2.warwick.ac.uk/
Nicolas Barry
N.Barry@warwick.ac.uk
Tél.: +44 (0)24 7615 1839