23 mai 2017
Nanopinces, actionnées à distance par l’application d’un champ magnétique

Images MEB de nanopinces magnétiques, avec mâchoires magnétiques en permalloy et nanocharnière en or. (a) Pince ouverte par un champ appliqué. (b) Pince refermée en champ nul. (c-d) Un champ magnétique local est généré par une microbille de NdFeBr, actionnant la pince.

 

Nous avons développé un nouveau type de nanopinces ou « nanomâchoires » magnétiques déposées sur des plaques de silicium, par une approche top-down utilisant les techniques de la microélectronique.

 

La manipulation mécanique d’objets micro- et nanométriques fait appel à des techniques en constantes évolutions, intéressant fortement les sciences du vivant et les biotechnologies. De nombreuses études biomédicales, fondamentales ou appliquées aux diagnostic et traitements médicaux, s’intéressent à l’application de forces localement contrôlées pour saisir des échantillons biologiques microscopiques. Par exemple, pour prélever des portions de tissus biologiques (biopsies), attraper des bactéries, pincer des cellules cancéreuses afin de les détruire ou les analyser, prélever virus ou biomolécules, brins d’ADN, etc.

 

Parmi toutes les techniques de micromanipulations, nombreuses sont celles qui utilisent les particules magnétiques, dont l’atout est d’être actionnables à distance par l’application d’un champ magnétique externe. Certains systèmes macroscopiques actuels exercent la fonction de pinces magnétiques, en tirant par exemple sur un brin d’ADN pour en étudier l’élasticité grâce à une particule magnétique greffée. Mais la méthode se limite aux manipulations d’échantillons uniques.

 

Notre étude, publiée récemment dans Scientific Report [1], présente la première réalisation collective d’un nouveau type de nanopinces ou nanomâchoires magnétiques, manipulables à distance par un champ magnétique appliqué. Une approche top-down a été mise au point pour produire ces pinces par millions à des dimensions sub-micrométriques. Les pinces sont formées de deux particules magnétiques anisotropes reliées par une charnière d’épaisseur nanométrique (Fig.1). Leur principe de fonctionnement repose sur l’équilibre entre l’interaction magnétostatique entre les deux particules (attractive en champ nul – répulsive sous champ suffisant), l’interaction avec le champ appliqué, et la force de rappel exercée par la charnière. Le bon fonctionnement de ces pinces a été démontré dans un MEB avec un champ magnétique local créé in situ par une microsphère d’aimant permanent. Jusqu’à présent, les pinces ont été étudiées attachées au substrat. Cependant les procédés de fabrication permettent d’envisager leur dispersion et leur utilisation libérées dans un liquide. Conçues pour pincer des échantillons de tailles comparables à leur taille, les nanopinces pourront interagir collectivement avec les échantillons biologiques, et également avec tout autre type d’éléments micro- nanométriques.

 

Le procédé de fabrication a été mis au point à la PTA (Plate-forme Technologique Amont).

L’étude a bénéficié du soutien de l’ANR, Projet P2N Nano-Shark, réf. ANR-11-NANO-001.

 

[1] C. Iss, G. Ortiz, A. Truong, Y. Hou, T. Livache, R. Calemczuk, P. Sabon, E. Gautier, S. Auffret, L. D. Buda-Prejbeanu, N. Strelkov, H. Joisten and B. Dieny, « Fabrication of nanotweezers and their remote actuation by magnetic fields », Scientific Reports 7, 451 (2017).

 

Maj : 24/05/2017 (1249)

 

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