Une imprimante pour créer des nanocapteurs plus performants

Les nanocapteurs au cœur de la ville de demain

Les environnements dans lesquels nous évoluons, qu’ils soient artificiels (bâtiments, véhicules, infrastructures de transport) ou naturels (espaces verts, réserves d’eau, parcs), sont de plus en plus analysés en temps réel par des capteurs afin d’optimiser leur fonctionnement.

Laurence Bodelot, chercheuse et maître de conférences au Laboratoire de Mécanique des Solides (École polytechnique/CNRS), et Bérengère Lebental, chercheuse à l’IFSTTAR (Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l’Aménagement et des Réseaux) et au Laboratoire de Physique des Interfaces et des Couches Minces (École polytechnique/CNRS), font partie de l’équipe NACRE* et consacrent leurs recherches à tous les aspects des nanocapteurs, de leur fabrication jusqu’à la garantie de leur fiabilité. Soutenu dans le cadre de la deuxième Campagne de levée de fonds, leur projet vise à développer un répertoire de nanocapteurs avec un principe fondateur : garantir leur applicabilité réelle en caractérisant précisément leur comportement et en maîtrisant leur fiabilité.

Pour ce faire, Laurence Bodelot et Bérengère Lebental cherchent à caractériser finement les nanocapteurs et à simuler un environnement réel en laboratoire grâce à la plateforme PLATINE qu’elles ont créée à cet effet. Leurs recherches ont un triple objectif : produire des nanocapteurs en grandes séries à bas coût, caractériser ces derniers en environnement réel et enfin, étudier leur fiabilité, leur durée de vie et les mécanismes physiques à l’origine de leur endommagement.

Une imprimante 3D pour créer des nanocapteurs plus sensibles et plus petits

Pour poursuivre leurs travaux et créer leurs nanocapteurs, les deux chercheuses viennent d’acquérir grâce au soutien de la Fondation, une imprimante 3D permettant d’imprimer des polymères aux échelles nano et micro. « Jusqu’à présent, pour produire un nanocapteur, nous déposions les nano-objets réactifs sur des substrats plans comme le silicium ou le plastique. Désormais avec notre nouvelle imprimante, nous cherchons à évoluer vers des substrats tridimensionnels », explique Laurence Bodelot.

Installée en décembre 2019, cette imprimante 3D permet en effet de créer des structures complexes tridimensionnelles à de toutes petites échelles : un laser femtoseconde se déplace dans une goutte de pré-polymère et en provoque la réticulation (polymérisation) uniquement dans la zone de focus, avec une résolution de l’ordre de 100 nm. Pour faire fonctionner cet équipement complexe qui nécessite un savoir-faire spécifique, un ingénieur a récemment rejoint l’équipe.

« Nous tenons à remercier les donateurs de la Fondation sans lesquels nous n’aurions pas pu acheter cette imprimante qui coûte plusieurs centaines de milliers d’euros. Grâce à elle, nous allons pouvoir développer de nouvelles techniques afin d’aboutir à des nanocapteurs plus sensibles et plus petits. Cet équipement de pointe devrait nous permettre de réenvisager le futur », se réjouit Laurence Bodelot.

Les applications des recherches menées par les deux chercheuses sont extrêmement larges. Les nanocapteurs peuvent permettre de mesurer en temps réel tous les facteurs qui nous entourent : la pollution de l’air, la qualité de l’eau ou encore le vieillissement des matériaux de construction et donc l’état d’une infrastructure.

* NACRE (Nanocapteurs pour des Cités Respectueuses de l’Environnement) est une équipe de recherche commune entre l’IFSTTAR, le Laboratoire de Physique des Interfaces et des Couches Minces et le Laboratoire de Mécanique des Solides.

Logos de la Fondation imprimés avec la nouvelle machine de fabrication additive. À gauche : un logo de largeur 100 µm ; à droite un logo de largeur 200 µm ; en bas, traversant l’image : un cheveu de largeur 50 µm.