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En direct des laboratoires de l'institut de Chimie

 

 

Une avancée significative dans la nanolithographie chimique

Des chercheurs de l’Institut des sciences moléculaires de Marseille (CNRS / Université Aix Marseille) viennent de montrer qu'une pointe d’un microscope à force atomique (AFM) supportant un catalyseur métallique bien défini pouvait être un outil de choix pour réaliser des réactions chimiques localisées (via une catalyse homogène supportée) sur une surface, de manière reproductible et dans des conditions douces. Ces résultats font l’objet d’une publication dans la revue Chemical Science.

 

La conception de nouveaux objets à propriétés définies, ou “sur mesure”, avec des perspectives de développement à l’échelle technologique, est un important champ. De plus, les matériaux à propriétés multiples, ou avec une capacité à subir des transformations ou à être recyclés sont également très recherchés. Enfin, les techniques de fonctionnalisation pour créer ces nouveaux matériaux à l’échelle nanométrique doivent également se montrer robustes, efficaces et durables. Dans ce cadre, la nano-fonctionnalisation de surfaces reste une des meilleures voies pour synthétiser ces matériaux aux propriétés contrôlées à l’échelle nanométrique.


Dans ce contexte, des chercheurs de l’Institut des sciences moléculaires de Marseille (CNRS / Université Aix Marseille) ont imaginé combiner synthèse organique, catalyse homogène, et microscopie en champ proche, pour en faire des outils de choix pour créer sélectivement et contrôler spatialement des nano-objets sur des surfaces. Ils viennent de montrer qu'une pointe de microscope à force atomique (AFM) supportant un catalyseur métallique bien défini était un outil de choix pour réaliser des réactions chimiques localisées (via une catalyse homogène supportée) sur une surface, de manière reproductible et dans des conditions douces.


La pointe du microscope à force atomique est ainsi, à l’image de l’aiguille du tatoueur, capable de dessiner à l’échelle nanométrique un motif sur une surface. Dans ce cas, "la peau à tatouer" est une monocouche organique porteuse d’une fonction réactive déposée sur une surface de silice et, contrairement à l'aiguille de l'artiste qui entraine le pigment quand elle traverse la peau, le "nano-tatouage" est directement réalisé sur la monocouche en modifiant la surface au moyen d'une réaction chimique catalysée par un complexe organométallique porté par la pointe AFM. Alors que le microscope à force atomique est généralement utilisé pour produire une image en topographie d’une surface (mode lecture), les chercheurs ont cette fois ajouté cette nouvelle fonction à la sonde d'AFM qui agit également comme un "nano-pinceau" pour graver la surface (mode écriture). Actuellement, cette technique a permis de fonctionnaliser des zones d’une centaine de nanomètres carrés par une simple réaction d’époxidation qui conduit, après post-fonctionnalisation, à des objets d’un peu moins de 2 nm d’épaisseur comme le montre la figure ci-dessous.


Grâce au contrôle de cette technique associée à la richesse de la synthèse organique métallocatalysée ou organocatalysée, de nombreuses perspectives sont envisageables : réalisation de dispositifs pour les applications en biologie, dans le domaine des nano-matériaux ou des nano-réacteurs.

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Référence

Dmitry A. Valyaev, Sylvain Clair, Lionel Patrone, Mathieu Abel, Louis Porte, Olivier Chuzel
et Jean-Luc Parrain
Grafting a homogeneous transition metal catalyst onto a silicon AFM probe: a promising strategy for chemically constructive nanolithography
Chem. Sci. 2013, 4, 2815. DOI: 10.1039/c3sc50979f

 

Contact chercheur 

Jean-Luc Parrain, Institut des sciences moléculaires de Marseille
Courriel : jl.parrain@univ-amu.fr
Tél. : 04 91 28 89 14

 

Contacts institut

Christophe Cartier dit Moulin, Jonathan Rangapanaiken

 

12 juillet 2013

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