OPTINEWS

C’est une solution à laquelle réfléchissent et travaillent Quantel, l’un des leaders mondiaux dans le secteur des lasers à solide, qui a développé en particulier des systèmes utilisés spécifiquement sur des façades de cathédrales ou des statues, voire d’autres oeuvres d’art, et Eolite Systems, une jeune entreprise qui fabrique des lasers à fibre pour des applications industrielles. Ce travail, ces deux entreprises le mènent dans le cadre de “Cleanlase”, un projet labellisé par le pôle de compétitivité “Route des Lasers” et retenu lors du 6ème appel à projets du Fonds Unique Interministériel (FUI). ALPhANOV, une structure de transfert de technologie du pôle, et un laboratoire bordelais, le CPMOH (Centre de Physique Moléculaire Optique et Hertzienne) participent à ce projet dont l’objectif à deux ans est de pouvoir disposer d’un prototype très proche du produit industrialisable, qui permettra alors d’effectuer des démonstrations de nettoyage pour les industriels.

Cleanlase va permettre d’optimiser les capacités de nettoyage du laser. “Nous allons transformer en effet la forme naturelle du faisceau, qui est pointue, afin de la rendre plate. D’où une meilleure efficacité pour gratter une surface”, explique François Salin, ingénieur opticien et co-créateur, avec Philippe Métivier, d’Eolite Systems. Les partenaires de ce projet envisagent également de développer un système de localisation de faisceau basé sur l’analyse de la lumière émise. “L’utilisateur pourrait alors savoir exactement, durant toute l’étape de nettoyage, sur quelle partie le faisceau laser vient taper”, ajoute-t-il. Résultat : une étape de nettoyage plus rapide, le dispositif de localisation évitant de sur-nettoyer certains endroits du moule. Par ailleurs, le nettoyage de pièces très fragiles ou sensibles pourrait être envisagé à plus ou moins long terme, le dispostif de localisation permettant une plus grande précision.

Source ADIT :
http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/56342.htm

La National Science Foundation (NSF) a investi dans un nouveau centre de recherche ERC (Engineering Research Center) dont le but est de développer la prochaine génération de composants lumineux, plus intelligents, plus écologiques et innovants. Trois universités sont au coeur de ce projet : l’institut polytechnique de Rensselaer, l’université du Nouveau Mexique et l’université de Boston. Elles seront soutenues par d’autres universités, des partenaires industriels ainsi que par le gouvernement. La technologie des diodes électro-luminescentes, ou LEDs (light-emitting diodes), permet un gain d’énergie considérable, une plus grande longévité et, depuis récemment, commence à être utilisée comme instrument de communication.

L’institut polytechnique de Rensselaer, leader du projet, bénéficiera de la majeure partie du financement: 18,5 millions de dollars sur 5 ans. Il s’appuiera également sur des fonds provenant de partenaires industriels et de l’état de New York (1,7 millions dollars la première année). Ce centre sera le premier ERC dans le domaine de l’optique et de l’électronique se concentrant sur les avancées de la technologie LED (Diodes électroluminescentes) pour de nouveaux systèmes lumineux.

Le but est de développer une nouvelle source de lumière plus écologique surnommée la “lumière intelligente”. D’après E.Fred Schubert, professeur à Rensselaer qui dirige le centre, cet ERC “se focalisera sur trois domaines […] le développement de nouveaux matériaux, de nouveaux dispositifs technologiques et de nouveaux systèmes d’applications pour avancer dans la compréhension et la prolifération des technologies luminescentes intelligentes”.

Un des objectifs des chercheurs est d’adapter la technologie de “la lumière intelligente” au sans fil. Ils espèrent pouvoir substituer aux ondes radios une technologie basée sur la lumière. D’après Dean Kenneth R.Luchten, de l’University College of Engineering de Boston, “la lumière intelligente offre le potentiel de réorienter et de faire avancer les technologies de la communication sans fil”. Les communications seraient alors plus rapides, plus sûres et moins coûteuses en énergie que celles offertes par les technologies actuelles. La capacité de passer très rapidement de l’état “éteint” à l’état “allumé” sera la clé de cette technologie pour transmettre les données. L’éclairage de la pièce n’en serait pas perturbé, les changements rapides de lumière étant imperceptibles pour l’oeil.

Selon Thomas Little, professeur en ingénierie à l’université de Boston, il serait possible d’adapter un réseau de communication sans fil basé sur des LEDs au réseau d’éclairage déjà existant. Il suffirait de remplacer les ampoules classiques par des ampoules de type LED. Ce réseau aurait pour avantages une consommation basse, une haute fiabilité tout en ne générant pas d’interférence électromagnétique. De plus, il serait possible d’assurer un haut niveau de sécurité, la lumière blanche ne traversant pas les surfaces opaques (comme les murs), supprimant ainsi les fuites de données. Actuellement les chercheurs estiment que le réseau pourrait atteindre une vitesse de 10 Mbps mais que ces performances pourraient être très fortement augmentées avec les prochaines générations.

Les avancées technologiques réalisées pourraient avoir des répercussions sur plusieurs autres domaines. La recherche pourrait s’étendre à des disciplines telles que les communications, la santé, le contrôle automatique des véhicules et l’environnement. Comme E.Fred Schubert le fait remarquer, “les capacités de la lumière intelligente surpassent et transcendent les capacités de la lumière conventionnelle […] Nous pouvons créer sur mesure une source de lumière pour pratiquement n’importe laquelle des applications scientifiques ou commerciales”. Outre l’aspect écologique, le gouvernement américain espère, grâce au nouveau centre, devenir un leader dans ce domaine permettant aux partenaires industriels de se positionner rapidement sur ce nouveau marché très prometteur.

Source ADIT :
http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/56361.htm

Le GDR “Couleur et matériaux à effets visuels” vous propose une Ecole au mois de décembre :

“Méthodes et techniques de caractérisation de la couleur et des effets visuels sur les matériaux : années 1998 – 2018″ à Paris du 9 au 11 décembre 2008.

Le pré-programme ainsi que les conditions de participation sont résumé dans l’annonce au format pdf.

L’équipe du GDR demande de faire connaître dès maintenant votre intention de participation à cette Ecole par mail : gdr-couleur@insp.jussieu.fr. Une information plus complète avec le programme définitif et un bulletin d’inscription seront disponibles prochainement.

Site du GDR : www.insp.upmc.fr/gdrcouleur

Sous la direction du professeur Heinz P. Huber, des chercheurs du centre laser de l’Université de Munich (HM : Hochschule München - Université de Sciences Appliquées) mènent un projet visant à améliorer le procédé de production de cellules photovoltaïques. Il s’agit de cellules en couche mince de CIS (Cuivre-Indium-Sulfure) avec un substrat de verre. Le procédé, conçu en collaboration avec la société AVANCIS GmbH, est un processus de structuration par laser.

Jusqu’à présent, la structuration industrielle des couches minces avec des outils mécaniques ou avec des lasers nanoseconde portait préjudice aux différentes couches ce qui limitait leur utilisation. Par contre, avec les lasers picoseconde utilisés dans le cadre de ce projet, la durée de l’impulsion lumineuse est suffisament courte pour pouvoir structurer la couche supérieure sans dégagement de chaleur et donc sans altération des couches (cf. figure).

Le procédé permet d’obtenir un rendement élevé en comparaison d’autres technologies en couche mince : 20% pour les petites cellules de laboratoire et un rendement du module supérieur aux 13% des modules conventionnels à base de silicium polycristallin.

L’objectif du projet consiste à améliorer la vitesse du procédé de structuration des couches par laser et à l’implémenter dans le cadre d’une production industrielle.

Le Centre laser de Hanovre LZH coordonne le projet du réseau TACo (Tailored Automated Coating) qui a pour objectif de contrôler les processus d’ions à l’aide de concepts sensoriels nouveaux et d’algorithmes de commande améliorés. Cela pourrait permettre ensuite de construire des chaînes de fabrication adaptatives et d’automatiser la production.

Les composants optiques élaborés avec un revêtement haute performance sont de plus en plus utilisés, que ce soit dans les applications de mesure, les applications laser, pour les biotechnologies ou la biomédecine. C’est pour filtrer ou dévier de façon efficace la lumière par exemple, ou pour réduire les réflexions non souhaitées que de tels revêtements complexes sont utilisés.

TACo est un réseau constitué de 14 partenaires et de 2 instituts de recherche. Il a été officiellement créé début 2007 avec pour objectif de mettre au point, en Allemagne, des procédés adaptatifs et innovants dans le domaine des couches minces. Le projet est principalement axé sur les concepts et procédés de revêtements suivants : Ion Assisted Deposition, Ion Beam Sputtering et Magnetron Sputtering. Les procédures de revêtement sont combinées avec de nouvelles simulations pour le développement du design. Un autre aspect du projet de ce réseau est la combinaison des méthodes de mesures in situ optiques et non-optiques pour un ajustement des paramètres en temps réel donnant lieu à une meilleure stabilité.

Les résultats de ces travaux permettront de développer de nouveaux produits et de leur ouvrir de nouveaux marchés. Les concepts de procédés innovants permettront de fabriquer une grande palette de produits non seulement dans les domaines de l’optique de précision et de l’optique laser, mais aussi de l’optique de consommation.

Le réseau TACo bénéficie d’un soutien du Ministère fédéral de l’économie et de la technologie (BMWi) dans le cadre du programme “Innonet” de soutien aux réseaux innovants jusque fin 2009.

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http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/55672.htm

L’Institut Fraunhofer des systèmes énergétiques solaires (ISE) vient d’établir un nouveau record européen de conversion de la lumière du soleil en électricité, en atteignant un rendement de 39,7% avec une cellule photovoltaïque à multi-jonctions (de type III-V).A la différence du précédent record (37,6%), atteint en juillet 2008 avec un rayonnement solaire concentré 1.700 fois, la nouvelle cellule photovoltaïque est en mesure de convertir en électricité 39,7% d’une lumière concentrée seulement 300 fois. Or l’intégration de ce type de cellules dans des centrales PV à concentration en vue d’une application industrielle suppose justement que les performances optimales soient atteintes dans une gamme de concentration lumineuse située entre 300 et 600 soleils. “Nous avons optimisé les contacts de nos cellules, si bien que nous atteignons un rendement plus élevé avec les mêmes structures conductrices”, explique Dr. Frank Dimroth, chef du groupe de travail “III-V - Epitaxie et cellules PV” à l’ISE.

La principale nouveauté apportée à la cellule concerne la métallisation de sa face avant. Un réseau de petits fils métalliques conduit les électrons photogénérés du centre de la cellule jusqu’aux bords, qui se présentent comme une bande dorée de 50 micro-m d’épaisseur. La structure de ce réseau métallique revêt une importance décisive dans des conditions de lumière concentrée. En effet, les “veines” conductrices doivent être à la fois assez grandes pour limiter les pertes résistives lors du transport de flux élevés d’électrons, et assez petites pour maximiser la surface de la zone éclairée de la cellule (minimiser la zone d’ombrage).

“Nous sommes très heureux d’avoir réalisé une avancée importante en si peu de temps”, a déclaré le Dr. Andreas Bett, Directeur du département “Matériaux, cellules PV et technologie” à l’ISE. “Les rendements de conversion élevés contribuent à rendre compétitive la jeune technologie du photovoltaïque à concentration et à réduire à l’avenir les coûts de l’électricité solaire”.

Les nouvelles cellules solaires sont notamment destinées à être montées au sein de modules du type FLATCON, à l’ISE et dans la spin-off Concentrix Solar GmbH. Les travaux de recherche destinés à optimiser les contacts métalliques et ayant conduit aux records européens ont été soutenus dans le cadre du projet européen “Fullspectrum”.

Jusqu’à présent, le photovoltaïque à concentration était quasiment réservé à des applications spatiales. Les développements en cours rendent aujourd’hui envisageable leur utilisation terrestre. Déjà aujourd’hui, des systèmes PV à concentration installés en Espagne produisent deux fois plus d’électricité par unité de surface que des systèmes PV conventionnels à base de silicium.

L’ISE mène depuis plus de 10 ans des recherches sur les cellules à jonctions multiples à hauts rendements. Un des points forts de la recherche : les cellules triples métamorphiques à base de Ga0.35In0.65P, Ga0.83In0.17As et Ge, qui présentent des rendements théoriques particulièrement élevés. Ces structures sont constituées de plus de 30 couches élémentaires déposées par épitaxie métallo-organique en phase gazeuse (MOVPE) sur un substrat en germanium.

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http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/56131.htm

Une équipe de chercheurs taiwanais et japonais vient de dévoiler un nouveau type de nano-câbles qui se compose d’un tube en oxyde de gallium parsemé de nanoparticules d’or. Surnommé “peapod” parce qu’il ressemble à une cosse de pois, il pourrait devenir l’un des composants principaux de la fabrication de la nouvelle génération d’ordinateurs optiques.

HSIEH Chin-Hua, doctorant à l’Université nationale Tsing-Hua (NTHU) et l’un des concepteurs, explique que les nanoparticules d’or sont hautement sensibles aux lasers de longueur d’onde d’émission de 532 nanomètres et que les interactions entre les particules et le laser peuvent être utilisées pour transmettre des données. Lorsque la particule d’or est excitée par le laser, elle émet un photocourant ; son statut est donc considéré comme actif, ce qui correspond à l’état 1. Lorsque le laser est éteint, l’absence d’émission d’un photocourant peut être interprété comme étant l’état 0. L’oxyde de gallium étant un matériau hautement isolant, les signaux optiques sont alors confinés à l’intérieur du tube, ce qui permet de transmettre des signaux sans interférences à une fréquence beaucoup plus importante que les nano-câbles à base de silicium. Un circuit intégré conçu à partir de ces nano-câbles pourrait théoriquement être au minimum dix fois plus rapide que son équivalent actuel utilisant les courants électriques. Ces travaux devrait faire la une d’un prochain volume de la revue “Nano Letters”.

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http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/56013.htm

Le Centre de recherche de Jülich (FZJ), l’Ecole supérieure technique de Rhénanie-Westphalie d’Aix-la-Chapelle et l’Université de Californie, Berkeley, ont signé un accord le 4 septembre 2008. Ceci renforce la coopération entre le Centre Ernst Ruska de microscopie et de spectroscopie électronique (ER-C), rattaché aux deux entités allemandes, et le Centre national de microscopie électronique (NCEM) aux Etats-Unis.

Les partenaires se sont engagés à diriger des études communes pour le développement et l’optimisation de méthodes d’optique électronique modernes, qui seront utilisées pour des travaux de recherche en sciences des matériaux. Il s’agit également d’un échange de savoir-faire et de ressources humaines. Enfin, l’accord prévoit la formation commune de doctorants et post-doctorants.

Thomas Rachel, Secrétaire d’Etat parlementaire auprès de la Ministre fédérale de l’enseignement et de la recherche, Annette Schavan, déclare : “La création de JARA [Jülich-Aachen Research Alliance, 1] était une nouvelle forme de partenariat entre établissements d’enseignement supérieur et entités de recherche en Allemagne. L’accord signé aujourd’hui renforce l’échange de savoir de JARA au-delà des frontières et démontre sa capacité à l’internationalisation”.

Le Président du FZJ, le Prof. Achim Bachem, explique le but de cet accord : “Nous commençons juste à pouvoir déterminer par microscopie électronique les propriétés physiques de matériaux à l’échelle nanométrique. Nous allons continuer dans ce sens avec Berkeley”.

L’ER-C est, depuis 2004, un centre de compétence en microscopie et spectroscopie électronique à précision atomique. Il permet de préparer de nouvelles infrastructures scientifiques et techniques ainsi que des méthodes pour la recherche sur les matériaux. En outre, il est associé à l’industrie d’optique électronique. Les chercheurs disposent, avec l’ER-C, d’un outil de microscopie électronique des plus perfectionnés.

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http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/55908.htm

Des chercheurs du Centre de recherche de Jülich (FZJ) sont parvenus à mesurer, avec une précision de l’ordre du picomètre, des distances entre atomes. Cela permet d’envisager la détermination de propriétés physiques de matériaux directement à l’échelle atomique. Les scientifiques se sont servis notamment de lentilles correctrices et de calculs de mécanique quantique pour parvenir à cette précision en microscopie électronique.

Un picomètre représente environ un centième du diamètre d’un atome, soit un milliardième de millimètre. Les chercheurs ont étudié par exemple l’arrangement des atomes dans des joints de grains orthogonaux du matériau supraconducteur YBa2Cu3O7, c’est-à-dire des interfaces qui démarquent la limite entre deux domaines du matériau cristallin, dont les structures atomiques sont orthogonales. A partir d’images obtenues au microscope sous différentes conditions, les physiciens ont calculé les fonctions d’onde des électrons en mécanique quantique à l’aide d’un ordinateur et ainsi obtenu la position précise des atomes.

Dans ces cristaux, les gros atomes (le baryum, le cuivre et l’yttrium), s’ordonnent systématiquement à quelques picomètres de leur position idéale et les atomes d’oxygène, plus petits, suivent le déplacement. Ceci est une explication de la diminution de la supraconductivité observée lorsqu’un courant électrique traverse un tel joint de grain.

Ce phénomène est indésirable si l’on cherche à utiliser le supraconducteur pour le transport du courant sans pertes. Au contraire, il peut être utile dans les détecteurs d’interférences quantiques supraconducteurs qui se servent de la dépendance de ce défaut au champ magnétique pour mesurer des champs magnétiques plus petits, comme cela se fait pour mesurer l’activité cérébrale.

Ces distances de quelques picomètres déterminent de nombreuses propriétés physiques d’un matériau, comme par exemple la ferroélectricité des titanates. Celle-ci vient du fait qu’au sein même des cristaux, les charges électriques des atomes ne se compensent pas tout à fait, car l’arrangement de ces derniers ne présente pas la symétrie nécessaire. C’est pourquoi des dipôles électriques s’y forment et viennent s’ajouter à la polarisation à plus grande échelle du matériau, employée pour l’écriture de bits informatiques, comme c’est le cas pour le PbZrO.2TiO.8O3, utilisé dans les cartes à puces.

A l’aide de nouveaux procédés en optique électronique, les distances entre deux atomes peuvent être mesurées et permettent de déterminer la polarisation locale, caractérisant ensuite les bits d’information. Pour le Prof. Knut Urban, directeur du Centre Ernst Ruska de microscopie et de spectroscopie électronique au FZJ, il s’agit “du début d’une physique des matériaux permettant de déterminer des grandeurs et propriétés physiques à l’échelle nanométrique par la mesure des distances atomiques. De plus, ceci représente un point de départ dans la manipulation de ces propriétés et l’obtention de nouvelles fonctionnalités des matériaux”.

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http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/55575.htm

Un nouveau procédé de fabrication a été développé par des chercheurs de l’Institut Fraunhofer de mécanique des matériaux (IWM) : il s’applique à des matériaux fragiles et permettrait d’effectuer des coupes de façon plus économique tout en produisant des arêtes de qualité supérieure. Ce projet a été soutenu par le Ministère fédéral de l’enseignement et de la recherche (BMBF).

Le verre, par exemple, est un matériau fragile offrant diverses applications possibles. Une des clés pour obtenir un produit de qualité à base de verre est d’en maîtriser les procédés de fabrication, en particulier la coupe. Le procédé traditionnel de coupe utilisé pour une tranche de verre repose sur l’utilisation d’une petite roue qui trace une ligne sur cette tranche. Une contrainte est ensuite appliquée le long de cette ligne jusqu’à obtention de la rupture. Cette méthode fait apparaître des éclats de verre, qui eux-mêmes engendrent des microfissures dans le matériau, défauts qui doivent ensuite être éliminés par meulage et par polissage. Toutefois, des contraintes internes subsistent dans le matériau, qui diminuent sa dureté [1]. Ce procédé implique donc des dépenses importantes et restreint les choix en termes de forme. De ce fait, les chercheurs ont voulu trouver une nouvelle méthode.

Le procédé développé par Dr. Rainer Kübler et son équipe de l’IWM a obtenu le prix Joseph-von-Fraunhofer 2008. Dotée de 20.000 euros, cette récompense est attribuée chaque année aux chercheurs de la société Fraunhofer qui ont su établir des projets innovants et applicables. Leur innovation réside dans l’utilisation d’un rayon laser et d’un jeu de températures. Dr. Kübler raconte : “nous utilisons un rayon laser de CO2 pour chauffer le verre le long de la ligne de séparation souhaitée sans l’endommager”. Cette phase est suivie d’un refroidissement par chocs du matériau : un jet réfrigérant refroidit le matériau localement juste après le passage du rayon laser. Cette différence de température provoque un champ de tension qui engendre la fissure. Des simulations numériques ont permis de contrôler le matériau en premier lieu et plus particulièrement la fissure. “Notre procédé permet de créer une arête d’une qualité extrêmement élevée”, continue Dr. Kübler en soulignant que “arêtes lisses et sans défauts” sont synonymes de “verre plus stable”. En effet, la dureté des arêtes détermine inévitablement la dureté de toute la tranche de verre.

Moins une arête possède de défauts, plus l’épaisseur de la tranche peut être réduite sans pour autant perdre en dureté. De de fait, le procédé présente d’intéressantes perspectives d’application dans l’architecture. L’entreprise Grenzebach, partenaire de l’IWM lors du projet, est un acteur mondial de la technologie du verre, ce qui aidera le procédé à obtenir une reconnaissance mondiale.

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http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/54864.htm

Des chercheurs de l’Institut Fraunhofer des technologies chimiques (ICT) ont réussi à créer des hologrammes à partir d’explosifs. Les hologrammes ont pour but de protéger contre les falsifications de divers objets tels que les billets de banques, les cartes bancaires ou même les tickets de concerts.

Différentes orientations des faisceaux lumineux (souvent générés par un laser) permettent d’obtenir différentes images. Un prototype de modèle peut ainsi être construit à l’aide d’un matériau photosensible, par exemple de la résine photosensible. A partir de ce prototype (trop mou pour être utilisé directement comme modèle lors du moulage), un modèle en nickel est élaboré, qui sera utilisé pour imprimer l’hologramme sur un film plastique, tel qu’une carte bancaire ou un ticket de concert.

Aujourd’hui, les chercheurs de l’ICT à Pfinztal utilisent des explosifs pour l’impression d’hologrammes, directement appliquée sur de l’acier à partir d’un modèle. Un dosage exact de l’explosif permet d’obtenir des motifs très précis, de l’ordre de la centaine de nanomètres. “Personne ne croyait que c’était possible”, raconte le chef du projet Günter Helferich. Presque tous les matériaux peuvent servir de modèle : qu’il s’agisse de cuir, de bois, d’une matière textile ou encore de sable.

Un film explosif est appliqué sur le modèle et la détonation provoque une pression de 70 kilobar en surface qui imprime l’acier. Le procédé est simple et rapide. Mais le modèle est détruit lors du procédé, ce qui empêche une réitération du processus. C’est pourquoi les chercheurs de l’ICT et leurs partenaires industriels veulent développer des outils d’acier aux structures holographiques (voir figure), sortes de “tampons” pour hologrammes, destinés à être appliqués sur des parties plastiques.

Ces travaux sont menés dans le cadre du projet “Nanostructuration de surfaces métalliques par des modèles holographiques” soutenu par le Ministère fédéral de l’enseignement et de la recherche (BMBF). Ils incluent également l’impression d’hologrammes par des outils courbés (par exemple des cylindres). Un objectif ambitieux car il s’agit de structures tellement petites qu’elles ne sont même pas identifiables au microscope optique. Le besoin de techniciens spécialisés et de matériel adéquat en font un procédé coûteux. Selon Helferich, la nouvelle technique représente un progrès supplémentaire en terme de protection contre la falsification.

Source ADIT :
http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/53812.htm

Des chercheurs du Nano Machine Center à University of California à Los Angeles (UCLA) ont développé un nouveau type de nanosystème capable de piéger dans des mésopores des molécules pour le traitement du cancer et de les relâcher dans des cellules cancéreuses en réponse à un stimulus de lumière. Ce système appelé “nanoimpeller” est le premier système contrôlé par la lumière capable d’agir dans des cellules vivantes.

Les nanosystèmes mécaniques conçus pour capturer et relâcher des molécules en réponse à un stimulus font l’objet d’une activité de recherche croissante. Plusieurs équipes s’intéressent à développer un matériau photoactivé qui pourrait ainsi délivrer un médicament sous contrôle externe à un endroit et à un moment précis. Les nanosystèmes pour ce type d’applications doivent être constitués à la fois d’un contenant approprié et d’un composant mobile photoactivable qui permette de délivrer les charges du contenant. L’équipe dirigée par Fuyuhiko Tamanoi et Jeffrey Zink au California NanoSystems Institute (CNSI) de UC Los Angeles vient de développer un nanosystème qui utilise du silicum mésoporeux (pores de 200nm de diamètre) pour le contenant et des dérivés azobenzène greffés à l’intérieur des pores comme partie mobile photo sensible. On sait en effet que ces composés ont la propriété d’évoluer entre deux configurations isomères Cis et Trans sous l’effet d’une irradiation lumineuse (photo-isomèrisation). Pour tester l’efficacité de ces “nanoimpellers” pour transporter et délivrer sous contrôle externe des agents thérapeutiques dans des cellules cancéreuses, les chercheurs ont chargé les mésopores du substrat avec des molécules pour traiter in vitro différents types de cellules humaines cancéreuses (cancer du colon et du pancréas). Après une période d’incubation dans le noir, les cellules ont été irradiées sous différentes longueurs d’onde et différentes puissances, permettant aux azobenzènes de changer de configuration et de relâcher ainsi les molécules au niveau des cellules malignes.

La microscopie confocale montre que les “nanoimpellers” peuvent être contrôlés à la fois par l’intensité de la lumière, sa longueur d’onde et le temps d’exposition, ce qui permet de délivrer des doses mesurées à des moments précis. Un contrôle précis de ces différents paramètres permet donc d’envisager l’administration de médicaments depuis ces mésopores dans des sites spécifiques et à des moments précis. D’après Tamanoi et Zink, ce système a des applications potentielles dans le traitement des cancers du colon et de l’estomac : le fait de pouvoir contrôler de l’extérieur la délivrance des agents thérapeutiques permet d’administrer des petites doses régulièrement et de profiter ainsi d’une meilleure efficacité des médicaments.

Source ADIT :
http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/53847.htm

Ce n’est pas de la fiction mais le fruit d’une chimie très souple et prometteuse que développe l’équipe de Ludwik Leibler du Laboratoire Matière Molle et Chimie (CNRS/Ecole Supérieure de Physique et de Chimie Industrielles de Paris) et dont les travaux, réalisés dans le cadre d’une collaboration étroite avec le groupe de chimie Arkema, ont été publiés dans la revue Nature du 21 février dernier.
A partir d’un système de petites molécules d’acides gras di et trifonctionnelles facilement disponibles, associées astucieusement dans un réseau, ces chercheurs ont réussi à créer un matériau aux propriétés caoutchoutiques capables de s’auto-réparer. En effet, bien que ces caoutchoucs supramoléculaires ne soient pas adhésifs, après coupure leurs surfaces de recollent. Il suffit de les remettre en contact, sans pour autant qu’il soit nécessaire de chauffer ou d’appliquer une forte pression. Une fois réparé, l’échantillon est de nouveau capable de tolérer des déformations considérables, de 100 à 400%, avant de se rompre à nouveau. Qui plus est, ce processus peut être répété plusieurs fois. Plus étonnant encore, la réparation peut s’effectuer plusieurs heures après l’endommagement.
Des produits et des matériaux, basés sur ces travaux, sont en cours de développement au sein d’Arkema.

Source ADIT :
http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/53632.htm

Un prototype commercial d’appareil de diffraction de rayons X femtoseconde a été développé par des physiciens et des constructeurs allemands. Au service de la recherche fondamentale en physique, chimie et science des matériaux, cet appareil permet de mettre en évidence les mouvements d’atomes rapides. Cet appareil a été développé par des physiciens de l’Institut Max-Born d’optique non linéaire et de spectroscopie rapide (MBI) de Berlin-Adlersdorf en collaboration avec les entreprises IfG - Institute for Scientific Instruments GmbH et Feinmechanik Teltow. Une installation modulaire permet la génération d’impulsions de rayons X durs dont la durée n’est que de quelques dixièmes de picosecondes (10E-12 secondes).

Jusqu’à aujourd’hui, très peu de chercheurs, parmi lesquels l’équipe du MBI, ont réussi à produire de telles impulsions de rayons X. Selon le Prof. Matthias Bargheer, les essais réalisés auparavant n’étaient pas adaptables à d’autres laboratoires, contrairement au nouveau prototype qui pourra dorénavant être utilisé par d’autres physiciens dont le laser n’est pas la spécialité, car il est “plus accessible qu’un tomographe axial rayons X” (scanner).

Grâce à cette diffraction de rayons X femtoseconde, l’équipe a réussi à observer des mouvements d’atomes ultrarapides dans différentes nanostructures et a pu identifier les mécanismes menant à des modifications de structure. Par exemple, elle a déterminé comment l’excitation optique d’une nanocouche métallo-ferroélectrique permet de faire disparaître la polarisation électrique en un temps proche d’une picoseconde.

Cette avancée permettra d’optimiser les différents composants électroniques afin d’améliorer encore la vitesse des ordinateurs, les nanostructures de semi-conducteurs ou encore les cristaux moléculaires.

Source ADIT :
http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/53600.htm

A l’University of Notre Dame, Indiana, un groupe de chercheurs dirigé par Dr Prashant V. Kamat a mis au point des cellules photovoltaïques en combinant des quantum dots semiconducteurs de différentes tailles et des nanotubes de TiO2 à la place des semiconducteurs classiquement utilisés, les rendant beaucoup plus efficaces. L’étude, soutenue par l’Office of Basic Energy Sciences du Department of Energy est publiée dans le Journal of the American Chemical Society.

Les scientifiques utilisent ces quantum dots de Cadmium Selenide (CdSe) semiconducteurs plutôt que d’autres matériaux car ils présentent l’unique avantage d’absorber certaines longueurs d’ondes de la lumière, en fonction de leur taille : les quantum dots plus petits vont absorber des longueurs d’ondes plus courtes, les plus grands vont en absorber de plus longues. En combinant plusieurs types de Quantum dots de CdSe, les chercheurs peuvent donc créer des cellules photosensibles qui absorbent un plus grand spectre de lumière et sont par là même plus efficaces. L’équipe a arrangé ces quantum dots en motif ordonné sur la surface d’un film d’épaisseur nanométrique, et y ont intégré des nanotubes de dioxyde de Titane (TiO2). Les quantum dots absorbent les photons et produisent des électrons qui sont alors transportés par les nanotubes et collectés par une électrode, produisant ainsi le photocourant.

Outre l’absorption de longueurs d’onde particulières, les chercheurs ont remarqué que la taille des quantum dots a une influence sur la performance, en faisant l’expérience avec quatre types de ces nanoparticules (entre 2,3 et 3,7 nm de diamètre, elles présentent des pics d’absorption à des longueurs d’onde situées entre 505 et 580 nm). Les plus petits quantum dots peuvent convertir plus rapidement les photons en électrons, quand les plus larges absorbent un plus grand pourcentage de photons. Les quantum dots de 3nm de diamètre offrent le meilleur compromis. Après le développement de la première cellule photovoltaïque composée de différents types de quantum dots, les chercheurs prévoient pour les prochaines étapes de leur recherche de créer des cellules “arc en ciel”, en superposant des couches de quantum dots en fonction de leur taille : sur la couche externe, les plus petits absorbent le bleu, et la lumière rouge (longueur d’onde plus grande) passe à travers cette couche pour atteindre la couche interne composée des quantum dots les plus larges qui absorbent le rouge, créant ainsi un gradient d’absorption “arc en ciel”, tout en combinant les effets de conversion rapide des petits quantum dots et de taux d’absorption important des quantum dots plus larges.

Les cellules photosensibles actuelles en silicium ont une efficacité de 15 à 20%, le reste est perdu en chaleur. Kamat prévoit une efficacité plus importante avec ces nouveaux types de cellules photovoltaïques “arc en ciel”, qui pourrait facilement dépasser les 30%.

Sources :
- ADIT :
http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/53560.htm
- Nanowerk news :
http://www.nanowerk.com/spotlight/spotid=4832.php
- Physorg :
http://www.physorg.com/news124111555.html

General Electric (GE), aidé par Energy Conversion Devices (ECD), a mis au point une nouvelle méthode de production des dalles OLED, grâce à une collaboration de développement conjointe et à des financements du NIST (National Institute of Standards and Technology). En effet, le gouvernement américain aide à financer, à travers le NIST, des projets innovants de recherche ou de développement, afin de partager les risques d’investissements.

Les dalles visuelles à base d’OLED (diodes électroluminescentes organiques), sont une des pistes les plus sérieuses pour l’avenir des écrans plats et pour remplacer la technologie LCD, car elles présentent de très bonnes caractéristiques visuelles (angle de vision large, meilleure brillance et colorimétrie) alliées à une faible consommation.

L’idée derrière cette initiative consiste à essayer d’obtenir un processus de fabrication continu comme dans les imprimeries, une technique appelée “Roll-to-Roll”. Ceci permet d’obtenir des coûts de production unitaire très faibles, sachant que les écrans OLED sont affranchies des technologies très coûteuses de l’industrie du semi-conducteurs pour leur production. Cette idée était présente très tôt dans le développement de la technologie OLED, mais n’avait jamais été mise en pratique. Ainsi, après 4 ans de recherche et de développement et un investissement de 13 millions de dollars, ce groupe de développement, mené par GE Global Research a présenté publiquement sa technologie aboutie et fonctionnelle.

Cette avancée n’est pas sans rappeler les développements technologiques de Nanosolar, entreprise californienne, qui utilise une technique similaire de “roll-print” pour produire des panneaux solaires en couche mince à faible coûts.

Source ADIT :
http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/53554.htm

Source GE :
http://www.grcblog.com/?p=247

Les structures polymériques d’échelle micrométrique formées de motifs 2D trouvent de nombreuses applications dans les biodétecteurs et les systèmes de diagnostic. La disponibilité de structures 3D devrait permettre d’importantes avancées dans le domaine des cristaux photoniques, du stockage holographique et dans l’ingénierie tissulaire. Parmi les méthodes de fabrication envisagées pour fabriquer de telles structures, les approches “top-down” permettent un contrôle précis de la taille et de la forme des structures, mais ne sont pas adaptées à une production de masse car la fabrication point par point est lente. Les approches “bottom-up” sont moins coûteuses et permettent de couvrir de grandes surfaces, avec cependant un taux de défaut généralement élevé et seulement quelques géométries compatibles avec cette approche.

Une équipe de scientifiques du MIT (Cambridge, MA) menée par Edwin Thomas et Patrick Doyle vient de mettre au point un système microfluidique qui permet de fabriquer par une approche bottom-up des microparticules en 3D de forme et de constitution différente en assemblant des nanoparticules colloïdales par lithographie. Le système microfluidique est constitué d’un canal dans lequel circule une solution contenant des nanoparticules d’un polymère (PEGDA Oligomer) et un photo-initiateur. L’exposition des nanoparticules à la lumière UV entraine leur agglomération et leur solidification en une seule particule. Le contrôle de l’exposition lumineuse est assuré par lithographie à interférence de phase (phase-mask lithography) qui permet de définir des motifs et des formes en 3D.

A l’aide de cette technique, les chercheurs ont pu fabriquer des prismes et des sphères plastiques de 60 micromètres à la fréquence de 10.000 par heure, il est également possible d’insérer diverses nanoparticules dans la solution comme, par exemple, des nanoparticules fluorescentes.

Source ADIT :
http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/52201.htm
Technology Review :
http://www.technologyreview.com/Nanotech/19786/

Des chercheurs de l’Université de Stuttgart ont conçu pour la première fois des métamatériaux optiques à trois dimensions dans le domaine visible. Il s’agit de matériaux composites artificiels qui révolutionnent le domaine de l’optique depuis quelques années. Les nanostructures souvent en or ou en argent, encastrées dans du verre, sont espacés d’une distance plus petite que la longueur d’onde de la lumière.

Le phénomène de réfraction est connu : c’est sur lui et sur les lois classiques de l’optique que se sont basées les recherches portant sur les lunettes, les télescopes, les objectifs de caméras et microscopes. Dans le cas de métamatériaux, l’onde lumineuse passe au-dessus des structures composites du fait de leur taille (quelques douzaines de nanomètres), ce qui entraîne le comportement nouveau de cette nanostructure à indice de réfraction négatif. L’équipe du Prof. Harald Gießen de l’Institut de physique 4 de l’Université de Stuttgart a utilisé cette propriété connue depuis quelques années pour réaliser de telles structures : des matériaux aussi appelés matériaux main-gauche (voir schéma).

Les métamatériaux exploitent les propriétés de la lumière en tant qu’onde électromagnétique. En 2004, ses propriétés ont été modifiées pour la première fois : il a suffi d’ordonner les nanostructures des métamatériaux de façon comparable à l’association de petits oscillateurs faits de bobines et de condensateurs. En combinant les propriétés électriques et magnétiques de différents matériaux, on arrive à un indice de réfraction négatif.

Jusqu’à présent, seules de petites structures métalliques planes ont été réalisées. Or, pour pouvoir exploiter le phénomène, comme pour la réalisation de lentilles à indice de réfraction négatif, dont la résolution ne serait plus limitée par les lois classiques de l’optique, il faut un matériau tridimensionnel. La méthode utilisée à Stuttgart pour la réalisation a été le dépôt couche par couche, introduisant diverses techniques de planarisation, d’alignement et d’empilement latéral. Les applications ne sont pas encore bien définies, mais la réalisation de lentilles pourrait permettre d’améliorer encore les télescopes et autres outils de physique. Cette démarche représente également un pas de plus vers la réalisation de capes optiques destinées à rendre des objets entiers invisibles. Dans les trois années à venir, les chercheurs de Stuttgart examineront les possibilités en coopération avec l’Institut Max Planck de physique du solide et les Universités de Karlsruhe et de Jena. Le Ministère de l’enseignement et de la recherche (BMBF) soutient déjà les recherches.

Source ADIT :
http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/52148.htm

Bientôt des livres électroniques en couleur ? Une start-up canadienne, Opalux, affirme avoir mis au point une nouvelle variété d’encre électronique dont la couleur changerait en fonction de la tension électrique qui lui est appliquée. Baptisée P-Ink, cette encre est basée sur l’utilisation de cristaux photoniques réfléchissants, dont les propriétés de réfraction de la lumière varient en fonction du courant électrique qui les traverse.

Opalux (de l’opale, l’un des seuls cristaux photonique naturels) affirme que son système permet de couvrir l’essentiel du spectre visible par l’oeil humain. Celui-ci ne requièrerait en outre qu’une faible quantité d’énergie dès lors que l’image affichée est statique. Les cristaux photoniques synthétiques employés seraient à même d’être utilisés sur des supports souples. En outre, le changement d’affichage pourrait se faire en moins d’une seconde : un temps de latence insuffisant pour envisager la lecture de vidéos, mais satisfaisant pour la lecture de documents texte enrichis d’images telles que les pages d’un magazine.

Dans un premier temps, la technologie mise au point par Opalux devrait être réservée aux panneaux d’affichage et autres supports de grande surface, mais la firme indique qu’elle sera bientôt en mesure de la décliner vers de plus petits formats, comme celui qu’adopte un livre électronique.

Source : www.clubic.com

L’AIST* a développé un dispositif permettant en théorie de fabriquer n’importe quel type de microsystème électromécanique ou MEMS, ceci même en faible quantité. L’institut a pour cela remplacé le silicium par des métaux inoxydables, évitant ainsi l’utilisation de gros équipements servant à la manufacture des semi-conducteurs. Le système est composé de quatre presses de petite taille, d’un appareil permettant de fabriquer des membranes fines en céramique à température ambiante et d’un système de dépôt d’interconnexions métalliques utilisant la technologie jet d’encre. Ceci permet de produire toutes sortes de MEMS même en petite quantité d’où le nom donné “On-demand factory system for MEMS” (système d’usinage à la demande pour MEMS).

Des tests réalisés sur des lecteurs optiques ont démontré que les éléments fabriqués par ce nouveau processus sont de meilleure qualité que ceux utilisant du silicium. Le temps d’usinage d’un lecteur optique ne dépasse pas une minute. L’appareil utilisé occupe une superficie de 10 m2 ce qui permet un gain d’énergie et de place.

Les MEMS étant utilisés dans de nombreux domaines (automobile, aéronautique, biotechnologies, télécommunications, …) ainsi qu’ayant des applications dans des produits de la vie quotidienne (lecteurs optiques, airbags, téléviseurs HD, …), la diffusion d’un tel système de production devrait être rapide.

*AIST: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (Japan)

Source ADIT :
http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/51320.htm

Brochure de l’AIST : on-demand-factory-system-for-mems.pdf