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nano origami

nano origami
Pliage de quelques centaines de Microns réalisé par une équipe du MIT
(Photo / Nader Shaar)
Ce texte est une traduction libre de l'article d'Anne Trafton paru sur le site MIT news le 26 février 2009 intitulé "Knowing when to fold - Engineers use 'nano-origami' to build tiny electronic devices". Je ne suis ni-scientifique, ni parfaitement anglophone donc je mets en garde ici le lecteur d'éventuelles approximations.

Plier une feuille de papier en forme de papillon ou de cocotte est un défi à la portée de la plupart d'entre nous. Maintenant, imaginons le pliage d'un objet cent fois plus petit que l'épaisseur d'un cheveu.

Une équipe de chercheurs dirigée par George Barbastathis, professeur associé en ingénierie mécanique, développe les principes de base de l'origami nano, une technique permettant aux ingénieurs de plier des matériaux à l'échelle nano en formes simples. Ces pliages minuscules pourraient tôt ou tard servir à fabriquer des moteurs ou condensateurs dans la perspective d'améliorer les capacités de stockage des ordinateurs et la vitesse des microprocesseurs ou bien encore la création de nouveaux appareils nano-photoniques.

Les technologies de fabrication à l'échelle nano à ce jour comme le rayon X ou la nano-impression fonctionne parfaitement bien pour des structures à deux dimensions comme les micro-processeurs. Mais ces procédés sont inéfficaces pour des structures en trois dimensions.

"Un bon nombre de ce qui est produit dans ce domaine est plat" évoque Tony Nichol, un étudiant travaillant sur le projet. "Nous cherchons à utiliser tous ces magnifiques outils conçus pour la 2D afin de faire de la 3D avec". En effet, l'équipe du MIT se sert des procédés lithographiques actuels pour dessiner des figures en deux dimensions qui sont ensuite pliées.

Les chercheurs ont dores et déjà démontré leur capacité à concevoir des condensateurs à l'échelle nano, notamment en collaboration avec le professeur Yang Shao-Horn, présentés en 2005 lors des rencontres de l'ECS (The Electrochemical Society) . Les modèles actuels ne comprennent qu'un seul pli mais en augmentant leur nombre, on augmente la capacité de stockage de l'énergie. Nader Shaar, un autre étudiant travaillant sur le projet nous explique qu'avec davantage de replis, on augmente le flux des informations, exactement comme les replis du cerveau permettant une meilleure connexion entre les différentes régions de celui-ci.

Obtenir du matériau qu'il se plie dans un sens et dans l'autre comme la structure d'un accordéon a été un des plus grands défis des chercheurs comme aligner avec précision le bord sur une face. Les principes suivants ont été utilisés pour induire plus de plis :

  • Déposer du métal (Chromium) sur le coté de la surface à plier, ce qui cause une courbure mais ne permet pas d'obtenir le bon angle ni un pliage accordéon net.

  • Diriger un rayon d'ions d'hélium à l'emplacement du pli désiré. Le rayon imprime un dessin qui va provoquer la pliure du matériau une fois qu'on retire le rayon.

  • Embarquer du fil d'or dans le matériau. Cette technique est une sorte d'auto-assemblement dans laquelle le designer décide du bon patron ou gabarit et laisse ensuite l'appareil se former tout seul.
Les formes sont produites dans différents types de matériaux comme le silicone, le silicone nitride (une sorte de céramique) et un polymère appelé SU-8.

Une fois le matériau plié, la partie la plus compliquée consiste à aligner correctement les différentes faces. Les chercheurs ont donc développé de nouvelles manières tout à fait efficaces : l'un d'eux utilise un aimant, tandis qu'un autre applique un polymère sur l'une des faces qui se soude à l'autre grâce à une impulsion électrique.

L'équipe de recherche est en pleine phase de développement mais on commencé à imaginer comment cette technologie d'appareils pliés à l'échelle nano pourrait être utilisée dans l'avenir par les technologies.


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