Des chercheurs du MIT impriment en 3D des cristaux colloïdaux

Les scientifiques du MIT poursuivent leurs nombreuses recherches sur les matériaux et l’impression 3D; après avoir travaillé sur les différentes formes du graphène, ils s’intéressent à l’impression de colloïdes notamment aux nanoparticules de polymère. En assemblant ces colloïdes de façon très ordonnée, les chercheurs expliquent qu’ils ont pu créer des cristaux autonomes à l’échelle centimétrique, chacun composé de milliards de colloïdes individuels. 

A quoi correspondent les colloïdes? Les chercheurs les définissent comme de grandes ou petites molécules en suspension dans un liquide ou un gaz. Parmi les exemples, on peut citer le brouillard ou encore la crème épaisse. Les particules mesurent généralement entre 1 nanomètre et 1 micromètre.

L’impression 3D de colloïdes

Les scientifiques américains auraient donc trouvé un moyen d’imprimer des colloïdes et obtenu des résultats similaires aux structures atomiques des cristaux. Ils ont créé différentes pièces, comme de minuscules tours et hélices, qui interagissent avec la lumière de manière spécifique en fonction de la taille des particules individuelles qui les composent.

Cette technique d’impression 3D pourrait devenir une nouvelle façon de créer des matériaux auto-assemblés qui exploitent les propriétés des nanocristaux, sur une plus grande échelle comme des capteurs optiques, des écrans couleur et de l’électronique guidée par la lumière.

Si vous pouviez imprimer en 3D un circuit manipulant des photons au lieu d’électrons, cela pourrait ouvrir la voie à de futures applications informatiques basées sur la lumière plutôt que sur de l’électricité afin que les appareils soient plus rapides et plus efficaces.

Alvin Tan, co-auteur de l’étude

Le processus d’impression 3D colloïdale développé

Les chercheurs ont créé de minuscules tours à l’aide d’une imprimante 3D sur mesure, composé d’une seringue en verre et d’une aiguille, placées au-dessus de deux plaques d’aluminium chauffées. L’aiguille traverse un trou dans la plaque supérieure et distribue une solution de colloïdes sur un substrat fixé à la plaque inférieure.

L’équipe chauffe également les deux plaques d’aluminium de sorte que lorsque l’aiguille extrude la solution colloïdale, le liquide s’évapore lentement, ne laissant que les particules. La plaque inférieure peut être déplacée de haut en bas pour manipuler la forme de la structure finale. Afin de tester cette technique d’impression colloïdale, l’équipe explique qu’elle a travaillé avec des particules de polystyrène et qu’elle a créé des tours et des hélices d’un centimètre de hauteur. Chacune de ces structures contiendrait 3 milliards de particules.

Elle a aussi travaillé des nanoparticules de silice et d’or qui peuvent présenter des propriétés optiques et électroniques uniques. Tan conclut : “Vous pouvez faire beaucoup de choses avec différents types de particules, allant des particules métalliques conductrices aux points quantiques semi-conducteurs. En les combinant en différentes structures cristallines, je pense que cela serait très efficace dans des domaines tels que la détection, le stockage d’énergie et la photonique.” Pour en savoir plus sur le procédé d’impression 3D colloïdale, rendez-vous sur le site du MIT.

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