L'institut
Actualité de FEMTO-ST

Vous êtes ici

Nano-fils de polymères

Des molécules, du sel et de la lumière : une recette simple pour former des nano-fils géants!

Les nanofils sont les briques de base de la nanoélectronique car ils permettent de connecter deux dispositifs. Un des défis majeurs des nanotechnologies est de réussir à construire des nanofils de géométrie parfaitement contrôlée avec une longueur de plusieurs microns sur une surface. Des chercheurs de l’Institut des Nanosciences de Provence (IM2NP), de l’Institut FEMTO-ST et de l’Université de Lincoln (Angleterre) sont les premiers à réussir ce challenge en combinant chimie des polymères, observations au microscope à force atomique et simulations numériques. Ils ont démontré que la polymérisation radicalaire induite par une simple LED sur une surface de sel peut aboutir à des nanofils gigantesques de polymère avec une géométrie parfaitement définie. Ces résultats sont publiés dans la revue Nature Chemistry.

Imaginez que vous deviez construire un mur de dix kilomètres de long avec des parpaings mesurant chacun 1m. La méthode intuitive consiste à porter et assembler les parpaings les uns après les autres pour faire croître le mur. Une autre méthode pourrait aussi consister à former des groupes en pré-assemblant quelques parpaings puis porter ces groupes pour les assembler avec d’autres afin de former le mur. Cette seconde méthode est peu recommandée car ces groupes de plusieurs parpaings seraient très lourds et difficilement manipulables pour construire le mur, sauf peut-être pour Obélix. En chimie des polymères, la première méthode s’appelle la polymérisation en chaîne alors que la seconde est dite en étape. Ces méthodes sont parfaitement connues en solution et elles ont de nombreuses applications industrielles. En nanotechnologie, les nanofils étant les briques élémentaires pour connecter deux objets sur un substrat, les polymérisations sur surface furent étudiées dès 2007 pour les fabriquer. Or, de façon très surprenante, seule la polymérisation par étape a été utilisée jusqu’à présent pour former des nanofils sur des surfaces. Malheureusement, à l’instar de l’exemple de la fabrication du mur, la méthode de synthèse par étape n’a jamais abouti à la formation des fils d’au moins dix microns de long en assemblant des molécules mesurant un nanomètre. En effet, les ensembles intermédiaires constitués de quelques molécules diffusent beaucoup trop mal sur une surface pour s’auto-organiser périodiquement sur de grandes longueurs.

Dans cette étude, les chercheurs de l’Institut Matériaux Micro-électronique Nanosciences de Provence (IM2NP, CNRS/Université de d’Aix-Marseille et de Toulon),de l’Institut FEMTO-ST (CNRS/Université de Franche-Comté/Ecole Nationale Supérieure de Mécanique et des Microtechnologies de Besançon) et de l’Université de Lincoln (Angleterre) ont développé la première polymérisation en chaîne sur une surface, via une polymérisation radicalaire photo-induite. Ils ont réalisé des observations moléculaires par microscopie à force atomique (technique capable d’imager une seule molécule) sur des surfaces de sel. Ils ont montré que l’illumination de molécules déposées sur cette surface par une LED ultra-violette permet de créer des liaisons entre chaque molécule pour aboutir à la formation de fils de polymères mesurant jusqu’à deux microns. Ces nano-fils géants sont obtenus grâce une polymérisation en chaîne, c’est-à-dire que les fils s’agrandissent continuellement en réagissant avec les molécules diffusant sur la surface. Ces fils sont parfaitement organisés et sans défaut, ce qui est nécessaire pour conserver des propriétés physiques optimales (optique, électronique, magnétiques etc.) même après plus deux mille réactions élémentaires. Des simulations numériques ont permis de conforter les expériences pour déterminer le mécanisme de croissance des nanofils sur ces surfaces.

Ce travail réalisé ouvre en outre de nouvelles perspectives à l’essor des nouvelles technologies en proposant une solution peu couteuse en énergie et éco-compatible pour l’interfaçage des nano-composants. En effet, d’une part, la méthode de synthèse est très simple, elle ne fait appel qu’à une LED UV pour lier les molécules entre elles et les résultats sont obtenus à température ambiante, limitant la consommation d’énergie nécessaire pour les former par rapport aux chauffages thermiques usités actuellement. D’autre part, les substrats sont hydrosolubles ce qui permettra de très facilement de les dissoudre sans utiliser de solvants nocifs pour l’environnement afin de récupérer les nanofils pour de connecter des nano-composants sur d’autres supports.

Contact : Frédéric Chérioux

Lien article

Ecouter l'interview France Bleu

Lire actualité CNRS

  • Serge Grop récompensé par le prix EFTF Best Student Paper Award

    Serge Grop (doctorant Temps-Fréquence) a reçu le prix EFTF Best Student Paper Award in the area of MAterialsResonators, Oscillators, Synthesizers, Sensors and Transducers lors de la 24ème édition de l’EFTF qui s’est déroulé du 13 au 16 avril 2010 à Noordwijk (NL).

    Lire la suite
  • Journée conjointe GDR Robotique – GDR MECANO

    Les 15 et 16 juin prochain, auront lieu à Paris, les journées conjointes GDR Robotique – GDR MECANO. Les Thématiques abordées durant ces deux journées sont : la fonctionnalisation de surface, la modélisation et la caractérisation du contact, et la micro-nanomanipulation robotique.

    Lire la suite
  • Article paru dans la revue IET

    10 GHz cryocooled sapphire oscillator with extremely low phase noise

    Lire la suite
  • John Dudley reçoit le Grand Prix de l'Electronique - Général Ferrié

    John Dudley reçoit le Grand Prix de l'Électronique - Général Ferrié.
    Cette distinction récompense chaque année un ingénieur, un chercheur ou une équipe d'ingénieurs et de chercheurs ayant réalisé des travaux contribuant d'une importante manière aux progrès de la radioélectricité, de l'électronique et de ses applications.

    Lire la suite
  • Summer school in microrobotics and Self-assembly for Hybrid Mems

    Cette école d'été s'adresse aux chercheurs, ingénieurs, doctorants qui souhaitent acquérir ou améliorer leurs connaissances et compétences
    dans les domaines de la manipulation et de l'assemblage de microsystèmes complexes.

    Lire la suite
  • Mini-colloque Cristaux phononiques, nanophononique et nanothermie des matériaux (JMC12, Troyes)

    Les 12ièmes Journées de la Matière Condensée (JMC12) se tiendront du 23 au 27 août 2010 à l'Université de Technologie de Troyes. Nous avons le plaisir d'organiser durant ces journées un mini-colloque sur les Cristaux phononiques, la nanophononique et la nanothermie des matériaux.

    Lire la suite
  • Test du nouveau microscope confocal laser

    OLYMPUS en collaboration avec FEMTO-ST vous convie les 25 et 26 mars
    à venir tester par vous-même une nouvelle solution de microscopie confocale.

    Lire la suite
  • Une alliance franco-américaine dans les nanosciences

    L’agence nationale de la recherche (ANR) vient de labelliser un projet de recherche qui est retenu conjointement par l’ANR et par son homologue américaine, la National Science Foundation (NSF).Le consortium est constitué autour de trois laboratoires : le CEMES (Toulouse), FEMTO-ST (Besançon/Montbéliard) et l’Université de l’Ohio (Etats-Unis).

    Lire la suite
  • 4M conference 2010

    Co-organisée par FEMTO-ST, la conférence 4 M 2010 sera organisée à Oyonnax du 17 au 19 novembre prochain.

    Lire la suite
  • Jeunes chercheurs : quel avenir ?

    Organisée le 29 janvier 2010 à l'ENSMM à partir de 14h. Cette manifestation est l'occasion de discuter de différentes problématiques : la relation docteurs/entreprises, l'emploi des jeunes chercheurs en Europe et l'évolution du secteur public.

    Lire la suite

Pages