Posté par Redbran le Jeudi 10/10/2019 à 14:00
Nouvelle génération de membranes artificielles magnétiques

Les chercheurs du laboratoire Spintec ont développé un nouveau type de membrane biocompatible. Leur grand potentiel réside dans leur capacité à être actionnées à distance par un champ magnétique externe. Elles présentent des applications potentielles en optique adaptative, dans les dispositifs photoniques, mais aussi en biophysique, en biologie et dans le domaine biomédical.

Les membranes artificielles sont de plus en plus étudiées, particulièrement en biologie et en santé, pour comprendre le vivant et à des fins thérapeutiques, ou dans les domaines liés à l'optique pour être utilisées comme dispositifs photoniques flexibles. Ces membranes sont souvent constituées de films de polydiméthylsiloxane (PDMS), un polymère utilisé depuis des décennies pour son module élastique ajustable, sa biocompatibilité et sa transparence.

Les chercheurs du laboratoire Spintronique et Technologie des Composants (Spintec) ont développé un nouveau type de membrane en partie dérivée des études menées sur les particules magnétiques pour la biologie (comme, par exemple, celles utilisées pour la destruction de cellules cancéreuses induite par les vibrations magnéto-mécaniques). Ces membranes innovantes incorporent des réseaux périodiques 2D de particules magnétiques (Figure). Elles sont biocompatibles et peuvent être actionnées magnétiquement. Leur grand potentiel réside dans leur capacité à être actionnées à distance par un champ magnétique externe ; d’un état planaire en champ nul, elles deviennent concaves sous l’action d’un champ magnétique appliqué. Elles constituent ainsi des réseaux de diffraction pour le visible, réseaux dont les déformations sont finement réglées magnétiquement. Les réponses optiques expérimentales contrôlées magnétiquement montrent des tâches d'interférence (Figure) qui s'étirent progressivement en séries de franges lorsque le champ magnétique est appliqué. Ces figures de diffraction sont en excellent accord avec les modèles analytiques magnéto-mécaniques et optiques qui sont développés à Spintec. Des déformations de quelques microns peuvent être maîtrisées sur des membranes de diamètres centimétriques.

Plus généralement, ces résultats suggèrent que ce type de membranes magnéto-élastiques biocompatibles et actionnables présente des applications potentielles en optique adaptative, dans les dispositifs photoniques, mais aussi en biophysique, en biologie et dans le domaine biomédical.


A - Photographie de membranes suspendues sur les trous gravés en face arrière de la plaque de silicium. Zoom: photographie en microscope électronique à balayage du réseau de plots magnétiques (Ni80Fe20) intégré dans la membrane, constituant le réseau de diffraction 2D déformable.
B - Schéma de l'actionnement magnétique d'une membrane illuminée par un faisceau laser. Initialement plane, la membrane est déformée par l'approche d'un aimant.
C - Figure de diffraction fortement impactée par de faibles déflexions de la membrane.

Ces membranes innovantes sont constituées de bicouches PDMS/Au d’épaisseurs 5μm/100nm, de diamètre ~1cm, intégrant des réseaux de piliers magnétiques de permalloy (alliages de Ni et Fe) préparés par des techniques lithographiques à la plate-forme PTA du CEA-Grenoble.

Références:
Joisten H, Truong A, Ponomareva S, Naud C, Morel R, Hou Y, Joumard I, Auffret S, Sabon P and Dieny B
Optical response of magnetically actuated biocompatible membranes.
Nanoscale, 2019
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