La science s'envole sur les ailes d'un papillon
Une équipe de chercheurs hispano-américaine a fait appel à une méthode révolutionnaire pour reproduire à l'échelle nanométrique les ailes des papillons et les couleurs des insectes. La technologie résultant de ses travaux bénéficie d'un important potentiel d'utilisation pour une large gamme de structures, notamment des détecteurs optiques ou des diffuseurs pour panneaux solaires. Les résultats des expériences sont publiés dans la revue Bioinspiration & Biomimetics. La beauté irisée des délicates ailes d'un papillon est louée par les poètes et les peintres depuis la nuit des temps; mais aujourd'hui, une découverte scientifique révolutionnaire facilite la duplication de ces structures, aussi mystérieuses que complexes. Une équipe de chercheurs de l'Universidad Autónoma de Madrid (UAM) en Espagne et de l'université d'État de Pennsylvanie aux États-Unis a mis au point une technique capable de reproduire ces structures biologiques à l'aide de la nanotechnologie. Cette nouvelle technique permettra de produire des biomatériaux afin de fabriquer diverses structures optiques telles que des diffuseurs pour panneaux solaires. Les chercheurs ont créé des nanostructures qui produisent les mêmes couleurs et l'aspect irisé des insectes. Chez ces arthropodes, cet aspect chatoyant et ces couleurs viennent de structures photoniques d'échelle nanométrique, présentes au niveau de la cuticule (la couche la plus externe de l'organisme d'un insecte). Pour créer des matériaux capables de reproduire les caractéristiques optiques de la cuticule, les chercheurs ont étudié de près ces structures particulières. «Cette technique permet de fabriquer des répliques des structures biologiques à l'échelle nanométrique. Elle a été mise au point au Materials Research Institute de l'université d'État de Pennsylvanie », déclarait le professeur Raúl J. Martín-Palma, maître de conférences au département de physique appliquée de l'UAM, et coauteur de l'étude. Jusqu'ici, les méthodes utilisées pour reproduire les structures biologiques à l'échelle nanométrique restaient très limitées, conduisant souvent à endommager la structure de départ en raison des températures élevées et de l'application de produits toxiques et corrosifs. Cette nouvelle méthode fonctionne à température normale et sans utiliser de produits toxiques. Elle applique des composés de germanium, de sélénium et de stibium (GeSeSb) à l'aide de la technique CEFR (de l'anglais Conformal-Evaporated-Film-by-Rotation), qui associe l'évaporation thermique et la rotation du substrat dans une chambre à basse pression, et l'immersion dans une solution aqueuse d'acide orthophosphorique pour dissoudre la chitine (le composant principal de l'exosquelette des insectes et des arthropodes). L'équipe a ainsi pu réaliser des répliques des nanostructures présentes sur les ailes des papillons. Le professeur Martín-Palma considère que ces nanostructures pourraient servir à fabriquer des structures optiques actives, par exemple des diffuseurs ou des couvertures, pour optimiser l'absorption de la lumière par les panneaux solaires. «En outre, elles peuvent servir à répliquer d'autres structures biologiques comme les carapaces des scarabées ou encore les yeux composés des mouches, abeilles et guêpes». Par exemple, les yeux des mouches ont un champ visuel très étendu, et pourraient être recopiés pour divers usages. «En reproduisant ces organes, on pourrait fabriquer des caméras et des capteurs optiques miniaturisés, et les intégrer dans des automobiles, des téléphones portables ou des écrans, sans oublier les utilisations dans le domaine médical (pour fabriquer des endoscopes) ou de la sécurité (pour la surveillance)», déclare le professeur Martín-Palma.
Pays
Espagne, États-Unis