Les grandes réussites en RDT – Préparer des nanostructures complexes par dépôt de couches atomiques
Les chercheurs européens sont à la pointe en matière de maîtrise des nanosciences (le monde de l'infiniment petit, sachant qu'un nanomètre représente un milliardième de mètre et les molécules sont environ 50 000 fois plus petites qu'un cheveu humain). Ils s'efforcent de trouver des matériaux composites innovants qui peuvent être combinés et manipulés afin de former des propriétés complexes mais extrêmement utiles applicables à toute une gamme de secteurs, de technologies et d'autres tentatives scientifiques. Imaginez, par exemple, des murs qui se nettoient tous seuls en vaporisant simplement une nanofibre spécifique qui réagit à la lumière du soleil et ronge littéralement la pollution organique, la saleté et même certains types de graffitis. Les économies en termes de nettoyage pour les municipalités du monde entier pourraient être énormes. «Grâce aux photocatalyseurs qui réagissent à la lumière visible sur lesquels j'ai travaillé, on pourrait avoir des murs propres sans pour autant devoir passer des heures à les nettoyer manuellement», explique le Dr Szilágyi du département de chimie inorganique et analytique de l'université de technologie et d'économie de Budapest, en Hongrie. «En outre, les nanofibres sont préparées de manière écologique grâce à la chimie verte!» Le projet Compnanoald du Dr Szilágyi a permis d'approfondir comme jamais auparavant ces nanostructures très complexes à l'aide d'une technique baptisée dépôt de couches atomiques (ALD - Atomic Layer Deposition). L'ALD est un outil unique car il permet de «déposer une couche atomique de matériau à la fois, et ce de manière intelligente». «L'astuce, c'est de contrôler la façon dont les substances chimiques se déposent sur une surface, ce qui est plus difficile lorsque l'objet n'est pas plat ou si sa texture n'est pas homogène», explique le Dr Szilágyi. Il a appliqué l'ALD pour créer des films fins (des couches de matériaux) précis et flexibles avec des surfaces uniformes même sur des objets tridimensionnels tels que les nanofibres inorganiques, des nanotubes de carbone, ou encore des objets naturels tels que les feuilles. Détecter les gaz dangereux, exploiter l'énergie...et plus encore Aujourd'hui, le dépôt des films fins est essentiel aux développements du secteur des semi-conducteurs (lequel fabrique des micropuces pour les dispositifs électroniques) et, de plus en plus, des technologies vertes telles que les cellules solaires pour le stockage de l'énergie. En associant ces différentes propriétés, ou en ajoutant une fonctionnalité totalement nouvelle, le Dr Szilágyi a trouvé des manières innovantes de créer et d'utiliser ces nanostructures pour développer des structures homogènes et contrôlables. Il s'agit notamment des matériaux avec des propriétés améliorées pour détecter les gaz dangereux, exploiter l'énergie solaire et imiter les surfaces trouvées en biologie ou dans la nature (par exemple les feuilles de lotus). «On pourrait programmer la 'nanofeuille' imitée pour qu'elle réagisse différemment à la lumière du soleil ou à l'eau, ce qui mènerait à de nouveaux matériaux super-imperméables pour les bâtiments, les vêtements, etc.», explique le chercheur. Le réajustement de la surface de la feuille de lotus, ajoute-t-il, signifie qu'il est possible de programmer les propriétés de la surface de divers tissus biologiques ou bactéries, ouvrant ainsi de nouveaux horizons en biologie. Parmi les autres voies prometteuses générées par les travaux du scientifique hongrois, citons la capacité à développer des revêtements fonctionnels sur les fibres cellulosiques pour les incorporer à des matériaux plastiques biodégradables pouvant servir à des pièces automobiles, par exemple. Le Dr Szilágyi a également amélioré la surface de membranes plastiques souples, qui peuvent maintenant détecter la lumière ou des électrons. Les «plaques multivoies flexibles» en résultant sont très prometteuses pour des dispositifs innovants de vision nocturne, entre autres applications. «Nous avons déjà observé des résultats extraordinaires en utilisant ces techniques de dépôt atomique, et ce alors que le potentiel de l'ALD en nanotechnologie n'a pas encore été pleinement exploité», explique le Dr Szilágyi. «Mais la bourse Marie Curie dont j'ai bénéficié cette année m'a indéniablement aidé à repousser les frontières de l'ALD». Imre Miklós Szilágyi, chimiste et ingénieur de formation, a reçu plusieurs récompenses dont le Prix des jeunes scientifiques de l'Académie des sciences hongroise (2010), la bourse de recherche János Bolyai (2011-2014) et une bourse Marie Curie pour le développement de carrière. Cette dernière lui a permis d'aller étudier et travailler à l'université d'Helsinki, en Finlande, où il a été accueilli et supervisé par un expert en ALD, le professeur Markku Leskelä. Le Dr Szilágyi a participé à la rédaction de manuels, à des conférences et à divers articles publiés dans des revues scientifiques, et il est en train de créer un groupe de recherche dédié à l'ALD auquel il se consacrera une fois sa bourse terminée. - Titre complet du projet: Preparing complex nanostructures by atomic layer deposition - Acronyme du projet: Compnanoald - Référence du projet: 235655 - Nom/pays du coordinateur du projet: Bourse intra-européenne Marie Curie, Imre Szilágyi, université d'Helsinki, Finlande - Coût total du projet: 184 759 euros - Contribution de la CE: 184 759 euros - Date de commencement/de fin du projet: de février 2010 à février 2012 - Autre pays partenaire: Hongrie