La méthode de fabrication de molécules artificielles remporte le prix du meilleur poster

Songbo Ni , IBM Research-Zurich

Plus tôt cette année, des scientifiques de l'ETH Zurich et d'IBM Research – Zurich ont publié une nouvelle méthode dans Science Advances pour fabriquer des molécules artificielles à partir de différents types de microsphères, de petites particules rondes d'un diamètre de 1 micromètre – à peu près la taille d'une bactérie. Bien que minuscules, les scientifiques pensent qu'un jour ces objets microscopiques pourraient être utilisés dans des micro-robots, la photonique et la recherche biochimique fondamentale.

L'un des scientifiques concentrés sur cette recherche est Songbo Ni, un pré-doctorant au laboratoire d'IBM à Zurich, étudiant à l'ETH Zurich. Aujourd'hui, il a reçu le prix du meilleur poster pour "Programmable Assembly of Colloidal Molecules" lors de la conférence Faraday Discussions de la Royal Chemistry Society.

Je me suis assis avec Songbo pour discuter de ses recherches.

Amas linéaires et non linéaires multimatériaux Crédit :Avancées scientifiques

Veuillez décrire votre recherche. Quelle est sa signification ?

Songbo Ni : Nous avons inventé un moyen de fabriquer des objets colloïdaux hybrides, qui surpassent les méthodes existantes, telles que le dépôt physique en phase vapeur, la polymérisation ensemencée et d'autres, qui se limitent généralement à une composition et une géométrie simples.

Nous avons découvert qu'en comprenant la géométrie du site de piégeage, nous pouvons placer différentes particules dans certaines positions dans le même site pour créer des objets complexes uniques avec la séquence que nous voulons programmer.

Lorsque vous avez plusieurs composants, vous pouvez manipuler les clusters de plusieurs manières en même temps, en tirant parti de leurs propriétés électriques et magnétiques, par exemple. La tendance dans la technologie des particules est passée d'avoir des particules aussi petites que possible, à des particules multifonctionnelles - ayant plus d'éléments ensemble dans la même unité.

Comment avez-vous procédé pour assembler les molécules colloïdales ?

NS : Cette technique a quelques points communs avec le fameux effet tache de café.

Dans une goutte (de café) vous avez une évaporation qui est plus forte sur la tranche, et moins dans la masse. Cela conduit à un flux de particules du liquide à l'intérieur vers le bord et dépose de minuscules particules de café sur le bord formant l'anneau sombre typique.

Nous avons utilisé une idée similaire. Nous avons mis une goutte d'eau contenant des microsphères sur un gabarit avec des trous, et évaporé la goutte pour amener les particules vers l'avant. Et puis nous avons déplacé la goutte sur les trous. Les particules seront positionnées dans les trous que nous avons conçus en raison de la tension superficielle de l'eau.

Le phénomène de la tension superficielle de l'eau maintient le liquide de déborder sur les côtés de la tasse.

Quelles sont les applications de ce que vous avez trouvé dans votre projet ?

SN :  En ce moment  les expériences sont principalement liées à la recherche fondamentale où les gens peuvent utiliser ces amas colloïdaux comme modèles pour comprendre de nombreux processus naturels d'auto-assemblage. Notre technique peut être utilisée avec une variété de particules fonctionnelles vers des applications pratiques.

Par exemple, l'introduction de particules magnétiques peut permettre une manipulation externe des clusters. Si nous combinons davantage les particules chargées de médicaments, cela pourrait être utilisé dans l'administration de médicaments pour libérer des médicaments à un endroit spécifique pour des soins de santé personnalisés.

Quelles sont les prochaines étapes pour vous ?

NS :  Nous étudions toujours ces particules, démontrant comment nous pouvons combiner différents matériaux dans différentes géométries pour programmer une certaine anisotropie, c'est-à-dire une dépendance directionnelle. L'anisotropie locale est bien connue pour être responsable de mouvements locaux dans de nombreux micro-objets, tels que les particules catalytiques de Janus et les flagelles bactériens. Nous explorons la possibilité de combiner différentes propriétés dans un seul objet colloïdal, puis de le faire agir comme un petit robot avec un apport d'énergie externe.

Les prochains résultats promettent d'être passionnants. Espérons que nous démontrerons bientôt comment nous pouvons faire en sorte que ces particules agissent comme des nageurs, des mélangeurs et des transporteurs aléatoires, ce qui peut être très utile dans la recherche biophysique et biomédicale.