Recherche israélienne : vers des écrans souples à base d’ADN

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Des chercheurs de l’Université de Tel-Aviv ont développé une nanostructure à base de matériaux organiques qui émettent de la lumière en réaction à un courant électrique, comme les lampes à LED. Cette nouvelle technique révolutionnaire, pourra dans l’avenir être intégrée dans les écrans d’ordinateur, les téléviseurs et les smartphones évitant l’emploi de métaux polluants.

L’étude, qui va être publié en couverture du numéro d’avril de la revue Nature Nanotechnology, constitue donc un nouveau pas vers les écrans composés de matières organiques.

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Le Prof. Ehud Gazit, titulaire de la chaire de nano-biologie de l’Université de Tel-Aviv, et son doctorant Or Berger ont réussi à mettre au point une matière organique qui combine des particules de protéines et d’ADN possédant des propriétés optiques, qui se lient avec des structures ordonnées. Ont également participé au projet les Dr. Lihi Adler-Abramovich, Yuval Ebenstein, Tal Schwartz, le Prof. Felix Frolow, récemment décédé, et le Prof. Fernando Patolsky, tous de l’Université de Tel-Aviv, ainsi que le Dr. Linda Simon de l’Institut Weizmann.

Selon le Prof. Gazit, ancien scientifique en chef du ministère israélien de la Science et de la Technologie, après la révolution polymère du 20e siècle, qui nous a fourni le plastique, le PVC, le silicone etc., la révolution de ce siècle sera la combinaison de la nanotechnologie et de la biologie. Pour lui, il n’est pas déraisonnable de penser que, dans quelques années, nous utiliserons des écrans d’ordinateur ou de télévision flexibles à base de particules de protéines et d’ADN, sans métal ni fil de cuivre.

“Notre laboratoire est spécialisé dans la nanotechnologie biologique, c’est-à-dire la production de structures nanométriques constituées de matières organiques”, explique le Prof. Gazit. “C’est à la fois plus écologique et moins coûteux, et permet de développer de nouvelles technologies qui ne peuvent pas être produites à partir de matériaux non organiques comme les métaux et les semi-conducteurs”.

Le domaine de la nano-biotechnologie, ou encore bio-nanotechnologie, est aujourd’hui l’un des fers de lance de la recherche en nanotechnologie. Il se concentre autour de l’utilisation de deux composants organiques fondamentaux dans la nature, les hélices d’ADN, qui possèdent des propriétés d’assemblage spontané, et les peptides, courtes chaînes d’acides aminés qui composent les protéines. “Lorsque j’ai commencé mon doctorat, je voulais combiner la nanotechnologie des peptides et celle de l’ADN” commente Or Berger.

Les chercheurs ont ainsi réussi à créer des structures nanométriques sur la base d’une combinaison de peptides et d’ADN, et possédant leurs caractéristiques. Cependant, ils n’ont découvert les propriétés optiques de ces particules que par accident, en y introduisant un colorant fluorescent d’usage courant capable de se lier aux parties de l’ADN et de les faire s’éclairer. Ils se sont alors aperçus que même les particules qui n’avaient pas été coloriées éclairaient d’elles-mêmes, et qu’en outre elles pouvaient produire n’importe quelle couleur dans le domaine de la lumière visible, contrairement aux autres matériaux fluorescents qui produisent un rayonnement monochromatique.

“Ces structures se sont avérées posséder des propriétés optiques uniques” commente Berger. “Non seulement elles peuvent éclairer par elles-mêmes, mais on peut également en obtenir de l’électro-luminescence. Autrement dit, lorsqu’elles sont sollicitées par un courant électrique, elles émettent de la lumière, comme les lampes LED. Dès lors, elles possèdent une grande variété d’applications possibles, tels que les écrans d’ordinateur, les télévisions et les téléphones intelligents”.

“Il existe actuellement un mouvement allant dans le sens de l’électronique basée sur des matières organiques et non sur des matériaux qui ne respectent pas l’environnement”, commente le Prof. Gazit. “Nous sommes leaders dans ce domaine, celui de la nanotechnologie organique. Nous créons des nanomatériaux organiques. A partir du moment où on a des matériaux non-métalliques, on peut les mettre sur des substrats flexibles. Nous nous dirigeons vers un monde souple… ”

“Nous avons appris de la biologie comment les molécules s’auto-assemblent pour créer des structures nanométriques ordonnées. Nous pouvons utiliser le mode de création de ces structures à notre avantage, et nous étudions les propriétés physiques des nanostructures que nous créons. Ici, il s’agit de l’émission de lumière, avec des applications possibles pour les écrans et l’électronique basée sur des substrats flexibles. Mais il existe également un énorme potentiel de fonctionnalités découlant d’autres propriétés de ces structures, comme que la haute résistance mécanique etc. C’est un nouveau monde qui s’ouvre à nous et les applications sont multiples”.

Selon le Prof. Gazit, le grand défi technologique dans le domaine de l’électronique n’est pas la miniaturisation, mais la production de dispositifs qui s’auto-assemblent, fondée sur la compréhension du fait que le système biologique est une sorte de machine qui peut être combinée avec la nanotechnologie. “L’idée est de réussir à fournir les fonctionnalités obtenues en nanotechnologie à des systèmes plus grands et plus spécifiques et de leur permettre de s’auto-assembler. C’est le début d’une révolution dans le domaine de la matière basée sur la nanotechnologie, et qui n’a pas de limite”.

L’actuel projet, qui a duré deux ans, a été breveté par Ramot, la société de transfert de technologie de l’Université de Tel-Aviv, et a bénéficié du financement du Fond “Momentum” de l’Université, et du groupe industriel indien Tata.

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