Des physiciens de l’Université Cornell ont réussi à réduire l’art du kirigami jusqu’à l’échelle nanométrique, en travaillant avec le graphène, un matériau qui a juste un atome d’épaisseur. La recherche pourrait mener à la création de certaines des plus petites des machines que l’humanité n’ait jamais vues.

Depuis ces dernières années, une foule d’utilisations différentes du graphène a été vue, y compris des écrans flexibles, des appareils audio hautement sensibles et même la plus mince des ampoules du monde. Aujourd’hui, des chercheurs de l’Université Cornell ont fait appel à la technique japonaise du découpage du papier, le kirigami, qui est similaire à l’origami, pour ce matériau unique qu’est le graphène, technique japonais qui permet à la fois le découpage et le pliage du matériau.

Après avoir d’abord fait appel à un cutter laser pour bâtir des modèles de papier des conceptions proposées, les chercheurs sont descendus jusqu’à l’échelle nanométrique, en travaillant à forger des conceptions dans le graphène. Le matériau est solide, conducteur et avec un seul atome d’épaisseur, mais compte tenu de son échelle minuscule, il peut être extrêmement collante, ce qui rend le difficile à manipuler dans des structures complexes.

Pour lutter contre cela, l’équipe l’a suspendu dans l’eau et a ajouté des tensioactifs – composés qui abaissent la tension de surface – pour rendre le matériel plus glissant, et plus facile à se contorsionner comme souhaité. De minuscules languettes d’or ont également été fixées au graphène, conçues pour agir comme des points d’accrochage à chaque extrémité des formes.

Les chercheurs ont fabriqué plusieurs modèles différents, y compris un ressort souple qui fonctionne comme un transistor flexible. Les forces nécessaires pour fléchir le ressort minuscule sont environ égales à celles exercées par une protéine motrice, ce qui signifie qu’il peut être placé dans le corps, et en particulier le cerveau, et utilisé pour la télédétection.

L’équipe a également testé la durabilité du kirigami sur le graphène en ouvrant et fermant une charnière à l’échelle nanométrique. Après 10.000 répétitions, il n’y avait aucun signe de dommage, et le matériel restant intacte et élastique.

« C’est une chose de lire sur la façon dont le graphène est résistant, c’en est une tout autre de le froisser et de regarder récupérer sa forme, ou d’étirer un ressort de façon spectaculaire sans déchirer les matériaux», explique l’auteur de l’étude, Melina Blees. « Ce n’est pas tous les jours que vous arrivez à développer une idée pour un matériau à l’échelle nanométrique, de la manière dont un artiste le ferait. »

1) le kirigami est le nom japonais de l’art du coupage de papier.

http://news.cornell.edu/stories/2015/07/paper-graphene-twists-folds-nanoscale-machines

http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature14588.html#close