Innovation

Résumé : La médecine est constamment à la recherche de traitements nouveaux et plus efficaces contre les maladies ; ceux-ci doivent présenter une grande efficacité et un bon rapport coût-efficacité, ce qui génère une forte demande en matière de recherche scientifique pour découvrir de tels traitements. Un aspect important de tout traitement réside dans sa capacité à cibler uniquement la maladie sans nuire aux autres parties saines de l’organisme. C’est pourquoi les nanoparticules métalliques ont fait et font encore l’objet de recherches approfondies en vue de leurs utilisations médicales potentielles, notamment en imagerie médicale et dans des applications antibactériennes et antivirales. Les nanoparticules métalliques superparamagnétiques possèdent des propriétés qui permettent de les diriger dans l’organisme à l’aide d’un champ magnétique ou de les orienter vers un implant magnétique, ce qui ouvre la voie à la conjugaison de diverses charges biologiques à ces nanoparticules, qui pourraient ensuite être acheminées vers la zone à traiter dans l’organisme. Nous présentons ici certaines des applications biomédicales actuelles de diverses nanoparticules métalliques, notamment les nanoparticules métalliques simples, les nanoparticules métalliques fonctionnalisées et les nanoparticules métalliques de type « cœur-coquille » utilisant un cœur de Fe₃O₄, ainsi que les méthodes de synthèse de ces nanoparticules de type « cœur-coquille ».

Lien vers la page de l'événement https://nanoscalereslett.springeropen.com/articles/10.1186/s11671-019-3019-6

L'impression de nanofils métalliques présente un intérêt particulier par rapport aux méthodes de revêtement classiques en raison de sa facilité de mise en œuvre, de la possibilité de réaliser directement des motifs et de sa capacité de fabrication à grande échelle. Cependant, il reste difficile d'imprimer des motifs de nanofils métalliques qui allient à la fois une conductivité élevée, une grande transparence, une flexibilité et une extensibilité.

Les dispositifs souples et extensibles sont devenus indispensables pour des applications relativement récentes telles que les capteurs et actionneurs souples, les textiles électroniques, les écrans déformables et les structures électromagnétiques. Dans ces domaines, il est essentiel de mettre au point des électrodes capables d’offrir des propriétés conductrices satisfaisantes tout en résistant à des déformations multimodales et répétées. Plutôt que d’améliorer la structure des matériaux conventionnels par le biais de la mécanique de l’instabilité, l’assemblage « de bas en haut » de nanomatériaux représente une voie alternative particulièrement prometteuse. Les dispositifs issus de ces méthodes sont intrinsèquement capables de résister à d’importantes déformations tout en conservant des propriétés électriques remarquables. Les avancées dans ce contexte ont conduit au développement de nombreux nanomatériaux, notamment les nanofils (NW), les nanotubes et le graphène. Parmi ces éléments constitutifs, les nanofils d’argent (Ag NW) ont suscité un vif intérêt au cours de la dernière décennie en raison de leur excellente souplesse mécanique, telle que l’étirabilité et la flexibilité, qui est essentielle pour les électrodes portables. De plus, de nombreuses électrodes en forme de film constituées de nanofils d’argent (Ag NWs) sont capables d’atteindre à la fois une transparence optique élevée et une conductivité électrique élevée, deux paramètres essentiels pour de nombreux dispositifs optoélectroniques, notamment les écrans à cristaux liquides, les diodes électroluminescentes (LED), les cellules solaires et les écrans tactiles.

Ces dernières années, la fabrication de nanofils d'argent (Ag NW) et d'électrodes à base de nanofils d'argent a connu des progrès significatifs. La fabrication de conducteurs flexibles à base de nanofils d'argent, grâce à des techniques de revêtement et d'impression, présentant diverses conductivités et transparences, a donné lieu à des applications spécifiques dans les LED, les éléments chauffants résistifs, les transistors à couche mince et les cellules solaires.

Extrait d'un article publié dans *Nature* : https://www.nature.com/articles/s41528-019-0057-1

Image : Nature

Encre à base de nanoparticules d'argent présentant un frittage modéré dans l'électronique flexible et imprimée

L'électronique imprimée sur des substrats souples suscite un vif intérêt de la part des chercheurs en raison de son faible coût, de sa capacité de production à grande échelle et de ses avantages environnementaux. Les caractéristiques optimales des encres à base de nanoparticules d'argent (Ag NPs) sont cruciales pour la rhéologie de l'encre, l'impression, le traitement post-impression et les performances des dispositifs électroniques imprimés. Cette revue résume les méthodes et les mécanismes permettant d’obtenir des encres à base de nanoparticules d’argent hautement conductrices dans des conditions de frittage modérées. Ces caractéristiques sont particulièrement importantes lors de l’impression sur des substrats sensibles à la température qui ne peuvent pas supporter un frittage à haute température. Des stratégies visant à adapter les agents protecteurs recouvrant la surface des nanoparticules d’argent, afin d’optimiser la taille et la forme de ces dernières ainsi que de modifier la surface du substrat, sont présentées. Différentes technologies de frittage (émergentes) sont également abordées, notamment le frittage photonique, le frittage électrique, le frittage par plasma, le frittage par micro-ondes, etc. Enfin, les applications de l’encre à base de nanoparticules d’argent dans les films conducteurs transparents (TCF), les transistors à couche mince (TFT), les biocapteurs, les antennes d’identification par radiofréquence (RFID) et l’électronique extensible, ainsi que leurs perspectives dans le domaine de l’électronique flexible et imprimée, sont présentées.

Pour en savoir plus : https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6539082/

Saisir les opportunités du marché de l'IoT à partir de 2020

L'essor à venir du marché de l'IoT dans des secteurs aussi variés que les transports, le pétrole et le gaz, ainsi que l'agriculture, implique que des dizaines de millions d'objets devront transmettre des informations depuis des zones non desservies par les infrastructures terrestres. La constellation ELO d'Eutelsat offrira une couverture IoT mondiale permettant aux objets de transmettre des données, quel que soit leur emplacement.

La mise en place de cette constellation de nanosatellites débutera par une première série de quatre satellites fournis par Loft Orbital (ELO 1 et 2) et Clyde Space (ELO 3 et 4). Avec des dates de lancement prévues entre 2020 et 2021, ces quatre satellites entreront en service commercial dès leur mise en orbite. Si cette nouvelle initiative s’avère fructueuse, d’autres satellites viendront compléter la constellation, pour atteindre un total de 25 satellites opérationnels d’ici 2022. L’investissement nécessaire à la mise en place de la constellation est inclus dans les prévisions actuelles d’Eutelsat en matière de dépenses d’investissement (Capex). Le coût associé à chaque satellite ne dépassera pas 1 million d’euros.

En savoir plus : Site web d'Eutelsat

Un nouveau dispositif unique, souple et extensible, porté à même la peau et capable de produire de l’énergie électrique en transformant les composés présents dans la sueur, a récemment été mis au point et breveté par des chercheurs du CNRS de l’Université Grenoble Alpes et de l’Université de San Diego (États-Unis). Cette cellule est déjà capable d’alimenter en continu une LED, ouvrant ainsi de nouvelles perspectives pour le développement d’appareils électroniques portables alimentés par des biodispositifs autonomes et respectueux de l’environnement. Ces travaux ont été publiés dansla revue *Advanced Functional Materials*le 25 septembre 2019.

Ce travail présente une pile à biocombustible (BFC) extensible et flexible_{à base de lactate et d’O₂}, utilisant du « buckypaper » (BP) composé de nanotubes de carbone à parois multiples comme matériau d’électrode. Du BP autoportant, fonctionnalisé avec un homopolymère de pyrène-polynorbornène, est fabriqué pour servir de matrice d’immobilisation à la lactate oxydase (LOx) au niveau de l’anode et à la bilirubine oxydase au niveau de la cathode. Cette pile à biocombustible délivre une tension en circuit ouvert de 0,74 V et une densité de puissance élevée de 520 µW^cm−2. Les électrodes en BP fonctionnalisées sont assemblées sur un collecteur de courant extensible sérigraphié, selon une configuration « îlot-pont », ce qui garantit un contact conforme entre la BFC portable et le corps humain et confère à la BFC une excellente stabilité de performance en conditions d’étirement. Lorsqu’elle est appliquée sur le bras d’un volontaire, la pile à biocarburant peut générer une puissance maximale de 450 µW. Connectée à un amplificateur de tension, la pile à biocarburant portée sur le corps est capable d’alimenter une diode électroluminescente aussi bien en mode de décharge pulsée qu’en mode de décharge continue pendant l’effort physique. Cela démontre le potentiel prometteur de la pile à biocarburant flexible à base de BP en tant que source d’énergie autonome pour les appareils électroniques portables de nouvelle génération.

En savoir plus sur @ phys.org

Article complet sur Advanced Functional Materials

Photo CNRS

Les transistors imprimés permettent de passer à l'échelle des prototypes de systèmes

Les premières démonstrations de faisabilité permettant la réalisation de sous-systèmes fabriqués par impression viennent d'être menées à bien grâce à une technologie de transistors de deuxième génération. Cette avancée ouvre la voie au développement de démonstrateurs d'applications dotés d'une intégration électronique optimisée.

Développée depuis plus de 10 ans au Liten, un institut de CEA Tech, l’électronique imprimée sur des supports organiques souples a franchi une étape importante dans le cadre du projet européen ATLASS. Alors que la validation du concept avait déjà été réalisée à l’échelle de composants et de circuits simples, l’impression de transistors sur des substrats en plastique n’avait pas encore été démontrée sur une ligne pilote offrant des niveaux de performance et d’efficacité suffisants pour la fabrication de circuits et de sous-systèmes complexes. C’est désormais chose faite !

En étroite collaboration avec des fournisseurs d'encre et de matériel d'impression, Liten a optimisé les matériaux et le procédé d'impression (y compris la gravure des rouleaux d'impression) afin d'atteindre les niveaux d'efficacité nécessaires à la montée en série. La fiabilité du procédé a également été améliorée pour atteindre un taux de défauts quasi nul et une reproductibilité parfaite des composants. Plusieurs échantillons, comprenant de quelques centaines à quelques milliers de transistors, ont été produits sans aucun défaut (composants fonctionnels à 100 %). Ce travail d’optimisation et de maturation a permis le prototypage et la réalisation de démonstrateurs fonctionnels basés sur des circuits de transistors imprimés dans le domaine de l’Internet des objets et des surfaces de capteurs intelligentes. L’intérêt de cette technologie va désormais être évalué pour diverses applications.

Lien vers le site web du CEA (en français)

Des chercheurs du MIT ont mis au point une méthode simple et peu coûteuse permettant d'imprimer en 3D des films ultra-fins dotés de propriétés « piézoélectriques » hautement performantes, qui pourraient être utilisés pour fabriquer des composants destinés à l'électronique flexible ou à des biocapteurs hautement sensibles.

Les dispositifs haute fréquence sont des éléments clés de l’électronique de pointe, utilisés dans un large éventail d’applications passionnantes telles que la navigation inertielle, les communications, la conversion de puissance, la médecine et le calcul parallèle. Cependant, les dispositifs piézoélectriques haute fréquence fabriqués par impression 3D n’ont pas encore fait leurs preuves en raison des lacunes liées aux propriétés du matériau transducteur imprimé et à l’épaisseur de film pouvant être atteinte. Dans cette étude, nous présentons le premier dispositif piézoélectrique imprimé à température ambiante.

Pour en savoir plus : page Web du MIT

Dans le cadre d'un partenariat avec Eiffage Energie Systèmes, Les Maraichers Nantais et le Groupe Olivier, des films photovoltaïques ASCA® ont été installés dans des serres industrielles situées près de Nantes. Couvrant une superficie de 43 m² et mis en œuvre selon trois méthodes différentes, ce projet vise à démontrer les avantages du film photovoltaïque organique ASCA® et sa capacité à répondre aux besoins spécifiques des producteurs.

Avec cette démonstration, les producteurs et Eiffage Energie Systèmes souhaitent évaluer l'apport du film photovoltaïque organique, à la fois en tant que solution énergétique à faible empreinte carbone et en tant que régulateur de la luminosité et des conditions thermiques.

Pour en savoir plus : site web d'ARMOR

Des ingénieurs de Stanford ont mis au point un procédé permettant de détecter les signaux physiologiques émis par la peau à l'aide de capteurs qui se collent comme des pansements et transmettent sans fil les données à un récepteur fixé sur les vêtements.

Leur objectif était de créer une technologie confortable et facile à utiliser, sans piles ni circuits rigides. La conception a finalement abouti grâce à des variantes de la technologie RFID. Cette technologie, similaire à celle utilisée dans une carte d’identité, fonctionne ainsi : lorsque la personne présente sa carte devant un récepteur RFID, une antenne intégrée à la carte capte l’énergie RFID émise par le récepteur, l’utilise pour générer un code et le renvoie vers le récepteur. L'autocollant BodyNet fonctionne de manière similaire à une carte d'identité. Il est également doté d'une antenne qui capte l'énergie RFID émis par le récepteur et la transmet aux capteurs intégrés au vêtement pour les alimenter. Les données sont ensuite transmises depuis la peau et renvoyées vers le récepteur.

À l'aide d'une encre métallique, les chercheurs sérigraphient une antenne et un capteur sur un autocollant extensible conçu pour adhérer à la peau et surveiller le pouls ainsi que d'autres indicateurs de santé, puis transmettent ces données à un récepteur fixé sur les vêtements de la personne.

Pour en savoir plus : site web de Stanford

Une capacité inattendue des cellules à déformer le métal détermine la sécurité des nanofils d’argent — des nanomatériaux hautement conducteurs, mille fois plus fins qu’un cheveu humain, utilisés dans les écrans tactiles de nouvelle génération destinés aux smartphones et à l’électronique grand public —, comme l’a découvert une équipe internationale de scientifiques comprenant des chercheurs de l’Université de Floride.

Les encres GenesInk TranDuctive® à base de nanofils d'argent sont prêtes pour la production et pour la prochaine génération d'écrans tactiles !

Pour en savoir plus, rendez-vous sur Université de Floride