Mémoire de forme pour nano-objets

Les structures nanométriques d'oxydes ferro?ques ainsi produites sont très élastiques, résistent aux charges et permettent des mouvements flexibles. En outre, ils ont montré un effet de mémoire de forme : lorsque les chercheurs ont exercé une force de traction mécanique sur la structure, celle-ci s'est étirée et s'est déformée de manière permanente. Les scientifiques ont ensuite dirigé un faisceau d'électrons d'un microscope électronique à balayage sur la structure déformée ; elle est revenue à sa forme initiale. L'énergie électrique a donc déclenché un effet de mémoire de forme. L'épaisseur de la couche d'une vingtaine de nanomètres est la plus petite taille d'échantillon sur laquelle un tel effet a jamais été observé.

Normalement, dans d'autres exemples, l'effet de mémoire de forme est déclenché par une manipulation thermique ou magnétique. "Le fait que cela fonctionne pour les oxydes ferro?ques avec une irradiation électrique pourrait être lié à l'orientation de la polarisation au sein des oxydes", explique Chen. Lorsque le brin est étiré, la polarisation à l'intérieur des oxydes s'aligne parallèlement au plan du brin. Sous l'effet du faisceau d'électrons, la polarisation s'oriente perpendiculairement au plan du brin, ce qui permet à la structure de reprendre sa forme initiale.

Vaste domaine d'application

Cette réaction à l'énergie électrique est mieux adaptée à de nombreuses applications, car les manipulations ponctuelles de température (qui provoquent habituellement l'effet de mémoire de forme) ne sont pas possibles à l'échelle nanométrique. Voici un exemple d'application : Gr?ce à leur grande élasticité, les oxydes pourraient remplacer des fibres musculaires ou des parties de la colonne vertébrale. "Une autre application serait de nouveaux systèmes robotiques à l'échelle nanométrique : Le mouvement mécanique qui se produit lors de la commutation des deux formes de structure pourrait être utilisé pour entra?ner les plus petits moteurs", explique Donghoon Kim. Il a travaillé sur cette étude en tant que doctorant et est l'un de ses deux premiers auteurs. "En outre, notre approche pourrait également permettre de développer des nanomachines plus durables, car notre matériau n'est pas seulement élastique, mais aussi durable", explique Minsoo Kim, post-doctorant et également premier auteur.

Le champ d'application pourrait même être étendu à l'électronique flexible et au domaine de la robotique douce. Dans une autre étude, que les chercheurs viennent de publier dans la revue spécialisée page externeTechnologies des matériaux avancés ils ont pu perfectionner de telles structures d'oxyde autoportantes de sorte que leurs propriétés dites magnétoélectriques puissent être contr?lées et ajustées avec précision. Ces oxydes à mémoire de forme pourraient être utilisés, entre autres, pour la fabrication de nanorobots implantés dans le corps humain et capables de stimuler les cellules ou de réparer les tissus. Gr?ce à des champs magnétiques externes, de tels nanorobots pourraient être transformés en une autre structure et remplir certaines fonctions, par exemple dans le corps humain.

"En outre, les propriétés magnétoélectriques des structures d'oxyde à mémoire de forme pourraient être utilisées pour stimuler électriquement des cellules à l'intérieur du corps, par exemple pour activer des cellules nerveuses dans le cerveau, pour des thérapies cardiaques ou pour accélérer la guérison des os", explique Pané. Enfin, les oxydes à mémoire de forme magnétoélectriques pourraient être utilisés dans des dispositifs à l'échelle nanométrique tels que des antennes ou des capteurs minuscules.