Des labos : nanotechnologie

Informatique nanofilaire
Une méthode pratique pour les circuits CMOS à base de nanofils

Ce circuit CMOS à base de nanofils (les nanofils sont trop petits pour être vus) pourrait conduire à des ordinateurs plus petits et plus puissants. (Avec l'aimable autorisation de Dunwei Wang)

Source : Complémentaire Symétrie Silicon Nanowire Logic : Onduleurs économes en énergie avec gain
Dunwei Wang et al.
Petit 2 (10) : 1153-1158

Cette histoire faisait partie de notre numéro de novembre 2006

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Résultats: Les chercheurs de Caltech ont fabriqué des circuits logiques à base de nanofils de silicium similaires aux circuits semi-conducteurs à oxyde métallique complémentaires utilisés dans les puces informatiques. De tels circuits combinent deux types de transistors qui répondent de manière opposée aux signaux électroniques, un arrangement utile pour les puces écoénergétiques. Étant donné que la nouvelle méthode peut produire les deux types de transistors sur une seule surface, elle pourrait convenir à une production de masse.

Pourquoi est-ce important: En raison de leur petite taille et de leurs excellentes propriétés électroniques, les nanofils de silicium pourraient permettre des capteurs portables ultrasensibles pour détecter le cancer ou identifier les risques biologiques. De plus, les nanofils pourraient conduire à des puces informatiques plus puissantes et économes en énergie. Mais les prototypes précédents de circuits à base de nanofils ont été fabriqués à l'aide de techniques qui ne se prêtent pas au traitement par lots. Les nouvelles méthodes pourraient rendre les circuits de nanofils pratiques à fabriquer.

Méthodes : Pour fabriquer des transistors de type p et n, les deux types nécessaires aux circuits CMOS, les chercheurs ont d'abord créé un motif en damier du silicium de type p et n : ils ont dopé des carrés adjacents avec différents dopants, en utilisant des masques produits par photolithographie. Ensuite, en utilisant une méthode qu'ils avaient précédemment développée, les chercheurs ont gravé sélectivement le silicium pour former des réseaux ordonnés de nanofils. Enfin, ils ont connecté ces nanofils en utilisant la lithographie par faisceau électronique pour former des transistors et un type fondamental de circuit logique appelé onduleur.

Prochaines étapes: Pour la production de masse, les chercheurs remplaceront la lithographie par faisceau électronique par la méthode plus rapide de photolithographie. Ils doivent également démontrer qu'un processus expérimental de fabrication de lots de réseaux de nanofils, appelé nano-impression, fonctionnera dans une fabrication à grande échelle.

Conteneurs nanométriques intelligents
Les nanoparticules pourraient signaler quand elles se trouvent à l'intérieur de types spécifiques de cellules, conduisant à de nouvelles méthodes de diagnostic et de traitement

Source : Vers des bioréacteurs nanométriques intelligents : un nanoconteneur en polymère fonctionnel à pH commutable, équipé de canaux
Pavel Broz et al.
Lettres nano 6 (10) : 2349-2353

Résultats: Des chercheurs suisses ont réalisé des conteneurs de 200 nanomètres de large parsemés de pores dont les parois sont constituées de protéines bactériennes. Ils ont démontré que ces nano-conteneurs peuvent contrôler l'emplacement et la durée d'un signal fluorescent allumé uniquement lorsque l'acidité de leur environnement correspond à celle à l'intérieur des structures cellulaires appelées lysosomes, qui digèrent les matières étrangères qui pénètrent dans une cellule.

Pourquoi est-ce important: Les travaux montrent que les nanoparticules utilisant des pores actifs peuvent répondre à des signaux environnementaux, tels que l'acidité, pour remplir des fonctions utiles. Dans une application, les nanotransporteurs sensibles au pH ne s'allumeraient qu'une fois qu'ils rencontraient des lysosomes, garantissant qu'ils avaient atteint l'intérieur des cellules. Les chercheurs ont montré plus tôt que les porteurs peuvent s'accrocher à des types particuliers de cellules, tels que les macrophages, suggérant qu'un tel système pourrait être utilisé pour identifier des cellules spécifiques dans un échantillon de laboratoire. Avec quelques modifications, il pourrait également être utilisé pour libérer un médicament uniquement à l'intérieur des cellules ciblées, rendant le traitement médicamenteux plus efficace et réduisant les effets secondaires en protégeant les tissus voisins.

Méthodes : Des polymères spécialement conçus combinés à des protéines bactériennes s'auto-assemblent pour former les conteneurs, tandis que des enzymes ajoutées qui décomposent certains composés, les rendant fluorescents, sont piégées à l'intérieur. La taille des pores empêche les enzymes de s'échapper mais permet aux composés d'entrer progressivement dans le conteneur pour être décomposés, créant un signal de longue durée qui est confiné aux conteneurs. La sensibilité au pH est le résultat de deux facteurs : les enzymes fonctionnent mieux aux acidités lysosomales et les pores, qui sont ouverts dans la plupart des conditions, se ferment à des concentrations acides trop élevées.

Prochaines étapes : La recherche nécessite des tests supplémentaires pour confirmer que les nanoparticules fonctionnent chez des sujets vivants. Pour les applications potentielles d'administration de médicaments, les chercheurs associeront des médicaments à des cibles cellulaires spécifiques et développeront un mécanisme de libération ; il pourrait être basé sur des pores synthétiques qui restent fermés dans des environnements neutres et alcalins ainsi que dans des environnements très acides, ne s'ouvrant que dans la plage de pH particulière de l'intérieur d'un lysosome.

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