Les materiaux polymeres nanostructures par nanolithographie : un pas de geant vers la miniaturisation

La nanolithographie (NLI), methode peu couteuse pour fabriquer des dispositifs miniatures, pourrait jouer un role determinant dans les procedes de fabrication employes en technologie de l’information, en medecine et en sciences de l’environnement.
Michel Dumoulin, Directeur du programme de materiaux avances, et les scientifiques de l’Institut des Materiaux Industriels du Centre National de Recherches Canada (IMI-CNRC) font appel a une gaufreuse a chaud de nanolithographie de pointe pour elaborer de nouvelles technologies de detection des risques de contamination biologique et de diagnostic medical.
La NLI a ete initialement imaginee par le professeur Stephen Chou de l’Universite Princeton, pour surmonter une des limites fondamentales de la fabrication des motifs a l’echelle du nanometre avec la photolithographie.
Dans cette derniere la diffraction diffusait la lumiere, si bien que la miniaturisation sous l’echelle des 60 nanometres necessitait l’utilisation d’un faisceau electronique et une infrastructure avec des investissements tres imposants.
La NLI repose essentiellement sur la deformation conforme des materiaux souples, explique Teodor Veres, chef du groupe des nanomateriaux fonctionnels de l’IMI-CNRC. Quand on porte le polymere au-dessus de sa temperature de transition vitreuse, avant qu’il ne se liquefie, il devient tres malleable. On effectue alors une operation similaire au thermoformage, developpee par les chercheurs de l’IMI-CNRC, pour la fabrication de grandes pieces structurales a base de polymeres comprenant des deformations de plusieurs dizaines de centimetres. En NLI, les deformations sont effectuees a l’aide d’un moule dans lequel on laisse le polymere refroidir sous pression. Lorsque ce dernier a durci, il suffit de retirer le moule. Des motifs minuscules graves sur le moule sont transferes au polymere et peuvent etre aussi petits que 2 ou 3 nanometres.
Les possibilites de developpement scientifique et technologique, dans le domaine de la NLI, permettent aux chercheurs d’envisager de nombreux projets internationaux. On notera ainsi la creation de capteurs tres sensibles, bons marches, destines au biodiagnostic et pour lesquels l’utilisation d’une plateforme, permettant de produire des dispositifs a surfaces nanostructurees, est indispensable. En parallele, un autre projet, destine a combiner NLI et rayons X, devrait permettre l’obtention de micro et nano-dispositifs complexes en trois dimensions.
Ces projets conjoints ont permis au laboratoire de NLI de l’IMI-CNRC de devenir l’un des meneurs dans le developpement de cette technologie.

Contacts :