Une pointe de carbone adamantin plus résistante que jamais
Une équipe de chercheurs allemands et américains a produit une pointe de carbone extrêmement résistante, aiguisée et solide, qui constitue une nouvelle référence dans l'industrie. Financée par l'UE, cette pointe en carbone adamantin est 3000 fois plus résistante à l'usure à l'échelle nanométrique que les pointes en oxyde de silicium, faisant d'elle l'outil idéal dans l'imagerie à l'échelle atomique, le stockage de données basé sur les sondes, et dans d'autres applications naissantes. Les résultats de l'étude ont été publiés dans la revue Nature Nanotechnology. Les travaux de recherche s'inscrivent dans le cadre de PROTEM («Probe-based terabit memory»), un projet soutenu à hauteur de 5,3 millions d'euros au titre du domaine thématique Technologies de la société de l'information (TSI) du 6e PC. Les collaborateurs participant à l'étude comptent IMB Research-Zurich en Suisse, ainsi que les universités américaines de Pennsylvanie et du Wisconsin. Dans leur article, les auteurs expliquent qu'une meilleure «compréhension de la friction et de l'usure à l'échelle nanométrique [l'échelle de longueur utilisé dans le domaine de la nanotechnologie] est importante pour de nombreuses applications impliquant le contact de composants nanométriques sur une surface.» Ces applications émergentes comprennent la nanolithographie, la nanométrologie et la nanofabrication. Le carbone adamantin est souvent utilisé comme revêtement de surface dans certains types d'applications qui requièrent de faibles frictions et usures en raison de sa résistance à l'usure à l'échelle macrométrique. Jusqu'à présent, le problème était la résistance du matériau à l'usure à l'échelle nanométrique, en raison de la complexité de la fabrication de structures de carbone adamantin avec une précision à l'échelle nanométrique. Une autre différence majeure est liée au fait que les défauts, fissures et autres conditions qui contrôlent la solidité et l'usure du matériau à des échelles macroscopiques ne sont pas aussi importantes à l'échelle nanométrique. La nouvelle pointe de taille nanométrique fabriquée par les chercheurs s'use moins rapidement que les pointes en oxyde de silicium, qui représentaient l'option la plus sophistiquée jusqu'à présent. Ce matériau, au taux d'un atome par micromètre de glissement sur substrat de dioxyde de silicium, a désormais établi une nouvelle norme. «[Le nouveau matériau en carbone adamantin] a un faible coefficient de frottements en conditions humides, et nous avons découvert qu'à l'échelle nanométrique, il est 3 fois plus résistant que le silicium dans des conditions ambiantes», concluent-ils. La pointe est composée de carbone, d'hydrogène, de silicium et d'oxygène, se trouvant tous à l'extrémité d'un microcantilever en silicium (utilisé dans un microscope à force atomique). Au lieu de simplement revêtir la pointe par des matériaux résistants à l'usure, les scientifiques ont développé ce matériau sur des bases totalement nouvelles. Grâce à la technique de moulage, ils ont produit les pointes des microcantilevers en silicium. Une technique de fabrication de masse leur permettra de commercialiser en masse ce produit à l'avenir.
Pays
Allemagne, États-Unis