La petite maison du monde :une microstructure de 20 micromètres

• À l'aide d'un microscope électronique à balayage, des scientifiques construisent la plus petite micromaison au monde. 
• Il mesure près de 20 micromètres de long et est construit sur une fibre optique clivée. 
• L'expérience était une façon amusante de démontrer la précision et la flexibilité de µRobotex. 

Travailler à l’échelle nanométrique est une tâche extrêmement difficile. Cela implique de nombreux matériaux complexes, techniques d'assemblage et conceptions robotiques pour développer des structures de micro-origami.

Aujourd'hui, des scientifiques de l'Institut Femto-ST, en France, ont développé une nouvelle façon de travailler à si petite échelle. Ils ont utilisé un microscope électronique à balayage à double faisceau (MEB)/faisceau d'ions focalisé (FIB) avec un robot à 6 degrés de liberté pour fabriquer la plus petite micromaison au monde.

Ils ont réalisé, pour la première fois, une modélisation et un assemblage avec une précision inférieure à 2 nanomètres, ce qui pourrait être bénéfique pour les futures applications robotiques et optiques.

Comment ont-ils construit cela ?

Ils ont combiné les composants du nano-assemblage dans une chambre à vide et ont installé un microscope électronique pour observer l'ensemble du processus. C'est très similaire à la construction d'un gros dé à partir d'un morceau de papier, mais cela nécessite des outils et des techniques sophistiqués.

Modelage, pliage automatique et installation de microhouse 

Les chercheurs ont utilisé du FIB [comme des ciseaux] pour couper et façonner la membrane de silice [papier] de la maison. Après avoir plié les murs aux emplacements souhaités, ils ont utilisé le système d'injection de gaz de FIB [dans des configurations à faible consommation] pour fixer les bords de la structure.

Pour démontrer la flexibilité et la précision du système, ils ont doucement pulvérisé un motif de tuiles sur le toit de la structure. Dans ce processus global de construction d'une maison, le système devait se concentrer sur une petite zone de 300 x 300 micromètres pour projeter des ions sur la membrane de silice.

Avec l'aimable autorisation des chercheurs | Institut Femto-ST

Pour ce faire, 2 ingénieurs ont fait fonctionner le robot via plusieurs ordinateurs. Bien que certaines étapes aient déjà été automatisées, les chercheurs espèrent automatiser l'ensemble du processus d'assemblage à l'avenir.

Référence : Journal of Vacuum Science &Technology | doi : 10.1116/1.5020128

Pourquoi ont-ils fait ça ?

L'expérience était une manière amusante de démontrer le fonctionnement [flexibilité et précision] du µRobotex – une plateforme permettant de caractériser et de micro-assembler de minuscules structures dont les dimensions sont inférieures à 10 micromètres. Son objectif est de fournir aux scientifiques des micro et nano technologies des équipements avancés et compétitifs au niveau international.

Avec l'aide du système μRobotex, les ingénieurs peuvent construire des microstructures fonctionnalisées pour identifier des molécules particulières en plaçant leurs propres microstructures sur des fibres optiques. Ces fibres seraient ensuite insérées dans des régions inaccessibles ou difficiles d'accès, telles que les vaisseaux sanguins, pour détecter des molécules cibles.

De plus, les résultats expérimentaux montrent que l'intégration d'un micro-robot avec une chambre à vide SEM offre le moyen d'élargir la portée des installations de salle blanche pour construire des microstructures tridimensionnelles avec différents matériaux.

Les chercheurs ont également proposé un nouveau mécanisme pour fabriquer plusieurs types de fonctions optiques pour piéger la lumière, basé sur des cristaux nano-photoniques, des réseaux, des antennes, des nanotubes de carbone, des biocapteurs 3D avec origami, etc.

Lire :Le microscope électronique à transmission peut désormais voir les nanoparticules en 4D

Actuellement, les scientifiques travaillent à améliorer davantage le système ; Ils veulent construire des structures plus fines et les fixer sur des nanotubes de carbone, d'un rayon aussi petit que 10 nanomètres.