Université de Franche-Comté

Des structures micrométriques actionnables ? Bienvenue dans la 4e dimension…

L’origami n’est pas un art réservé à l’usage du seul papier. Dans une déclinaison scientifique, c’est aussi l’un des nouveaux moyens mis au service de la miniaturisation des systèmes. Une équipe de l’Institut FEMTO-ST en a fait la preuve éclatante en réalisant le pliage d’un matériau bicouche, composé de silice et d’aluminium, et en réussissant selon le même principe à le rendre actionnable. Une première à l’échelle micrométrique : jusqu’alors, soit les structures étaient en 2D et animées, soit en 3D et statiques. On entre ici dans une quatrième dimension, celle du système 3D actionnable électrothermiquement.

L’équipe s’était déjà fait remarquer en créant par pliage de silice la plus petite maison du monde, qui, perchée à l’extrémité d’une fibre optique, avait défrayé la chronique. Aujourd’hui, la technologie va plus loin encore, elle est illustrée par la réalisation d’une micropince, qui vaut à ses créateurs une formidable audience dans la sphère scientifique. L’article relatant cette avancée dans la revue de référence Advanced Materials est en effet crédité d’un facteur d’impact de 30,8, une audience 11 fois supérieure à celle qui a honoré la micromaison.

La micropince mise au point au Centre de micro- et nanorobotique est le premier système 3D actionnable électrothermiquement, réalisé à cette échelle.
Soumis à un faisceau d’ions gallium, la membrane de silice se plie pour l’élévation des structures 2D en structures 3D, et les électrodes d’aluminium jouent le rôle de charnières.

Le matériau est constitué d’un substrat en silicium de 380 µm recouvert d’une couche de silice de 1,2 µm, sur lequel sont déposées des électrodes en aluminium de 0,2 µm. Soumis à un faisceau d’ions gallium, la membrane de silice se plie pour l’élévation des structures 2D en structures 3D, et les électrodes d’aluminium jouent le rôle de charnières.

« L’angle de pliage varie de -70° à +90°, et l’ouverture initiale de la pince peut être adaptée à des objets dont la taille s’étend de quelques dizaines de nanomètres à quelques dizaines de microns », explique Jean-Yves Rauch, ingénieur de recherche au département AS2M, l’un des concepteurs du procédé. Il reste à parfaitement contrôler l’intensité du faisceau pour maîtriser les mouvements des doigts des pinces, sans arriver au point de rupture du matériau.

C’est donc un effet électro-thermo-mécanique qui est à l’origine de cette innovation, pour laquelle se sont liguées des compétences en robotique, électronique, techniques de salle blanche, simulation des matériaux et informatique, autour des équipements du Centre de micro- et nanorobotique (CMNR) hébergé à l’ENSMM à Besançon.

 

Contact(s) :
Institut FEMTO-ST
Département AS2M
UFC / ENSMM / UTBM / CNRS
Jean-Yves Rauch
Tél. +33 (0)3 63 08 24 31
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