Un nouveau pas en avant pour l'impression 3D à l'échelle nanométrique

Publié par Adrien le 25/10/2020 à 09:00
Source: CNRS INC
À l'approche de l'infiniment petit, l'impression 3D doit choisir entre vitesse et résolution, ce qui complique ses applications industrielles. Des chercheurs du LCH (CNRS/ENS Lyon/Université Claude Bernard) et de l'Institut de recherche en nanomatériaux d'Osaka (Japon) ont donc développé un système basé sur un phénomène appelé la chimie (La chimie est une science de la nature divisée en plusieurs spécialités, à l'instar de la physique et de la biologie avec lesquelles elle partage des espaces d'investigations communs ou proches.) à deux photons (En physique des particules, le photon est la particule élémentaire médiatrice de l'interaction électromagnétique. Autrement dit, lorsque deux particules chargées électriquement...) proche de la résonnance. Leurs lasers sont alors capables de polymériser, et ainsi solidifier, des résines aux excellentes performances, mais qui sans cela ne seraient pas assez réactives pour convenir à l'impression 3D. Ces travaux, publiés dans la revue Macromolecules, assurent précision et rapidité pour fabriquer des objets avec des détails de seulement 80 nanomètres.


© Emma Van Elslande

L'impression 3D annonce l'arrivée d'une quatrième révolution industrielle, avec la promesse de créer n'importe quel objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans un espace à trois dimensions, qui a une fonction précise, et qui peut...) en polymérisant une résine grâce à une excitation lumineuse. Des difficultés se présentent néanmoins pour rester précis à des résolutions micro- et nanométriques, car les détails ne peuvent pas être plus petits que la longueur (La longueur d’un objet est la distance entre ses deux extrémités les plus éloignées. Lorsque l’objet est filiforme ou en forme de lacet, sa longueur est celle de l’objet complètement...) d'onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible des propriétés physiques locales. Elle transporte de l'énergie...) de la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet) à 780nm (rouge). La...) utilisée pour solidifier l'objet. Des lasers plus puissants aident à descendre encore plus bas, mais leur mode d'impression est trop lent pour une utilisation à grande échelle (La grande échelle, aussi appelée échelle aérienne ou auto échelle, est un véhicule utilisé par les sapeurs-pompiers, et qui emporte une...). Les résines peuvent être rendues plus sensibles à la lumière pour accélérer le processus, mais au risque de perdre alors à nouveau en résolution. Pour surmonter ce dilemme, des scientifiques du Laboratoire de chimie (LCH, CNRS/ENS Lyon/Université Claude Bernard) et de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter...) de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances...) en nanomatériaux d'Osaka (Japon) proposent une nouvelle approche: un système breveté basé sur le principe d'absorption ( En optique, l'absorption se réfère au processus par lequel l'énergie d'un photon est prise par une autre entité, par exemple, un atome qui fait une transition entre deux niveaux d'énergie...) à deux photons proche de la résonance (La résonance est un phénomène selon lequel certains systèmes physiques (électriques, mécaniques...) sont sensibles à certaines fréquences. Un système...).

L'intensité des lasers, plus énergétiques que la lumière naturelle, provoque la réaction de la matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide, l'état liquide, l'état gazeux....) avec deux photons à la fois, là où un seul agirait en temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) normal: on parle de chimie à deux photons. Ce phénomène déjà bien connu aide à polymériser des monomères peu réactifs et, comme ce phénomène est circoncis au point (Graphie) focal du laser (Un laser est un appareil émettant de la lumière (rayonnement électromagnétique) amplifiée par émission stimulée. Le terme laser provient de l'acronyme anglo-américain...), offre un contrôle (Le mot contrôle peut avoir plusieurs sens. Il peut être employé comme synonyme d'examen, de vérification et de maîtrise.) extrêmement fin de l'impression. Ici, les chercheurs jouent en plus sur différents paramètres pour faire presque entrer en résonnance le laser et la molécule (Une molécule est un assemblage chimique électriquement neutre d'au moins deux atomes, qui peut exister à l'état libre, et qui représente la plus petite quantité de matière possédant les...), ce qui exacerbe les propriétés d'adsorption (L'adsorption, à ne pas confondre avec l'absorption, est un phénomène de surface par lequel des molécules de gaz ou de liquides se fixent sur les surfaces solides des adsorbants selon divers processus plus...) à deux photons de la molécule. Ils ont ainsi pu polymériser une résine à base d'acrylates, habituellement peu réactive, avec laquelle ils sont parvenus à créer des détails de seulement 80 nanomètres, espacés de 160 nm, sans perte de vitesse (On distingue :) d'impression. Comme leur approche rend la résine cent fois plus sensible que nécessaire, l'équipe travaille à présent sur un système où des lentilles divisent le laser en cent faisceaux, afin de fonctionner encore plus rapidement.

Référence:
Caroline Arnoux, Tatsuki Konishi, Emma Van Elslande, Eric Aymé Poutougnigni, Jean-Christophe Mulatier, Lhoussain Khrouz, Christophe Bucher, Elise Dumont, Kenji Kamada, Chantal Andraud, Patrice L. Baldeck, Ákos Bányász, Cyrille Monnereau.
Polymerization photoinitiators with near-resonance enhanced two-photon absorption cross-section: towards high-resolution photoresists with improved sensitivity.
Macromolecules, 12 octobre 2020.
https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acs.macromol.0c01518
Cet article vous a plu ? Vous souhaitez nous soutenir ? Partagez-le sur les réseaux sociaux avec vos amis et/ou commentez-le, ceci nous encouragera à publier davantage de sujets similaires !
Page générée en 0.720 seconde(s) - site hébergé chez Amen
Ce site fait l'objet d'une déclaration à la CNIL sous le numéro de dossier 1037632
Ce site est édité par Techno-Science.net - A propos - Informations légales
Partenaire: HD-Numérique