Des images 3D plus vraies que nature grâce à l’ADN et aux tiges quantiques

À l’ère de la technologie moderne, la recherche de l’Institut de technologie du Massachusetts (MIT) a fait un grand pas dans le monde de la réalité virtuelle, en utilisant l’ADN pour assembler des tiges quantiques. Découvrons cette méthode innovante qui pourrait changer la donne pour les appareils de réalité virtuelle.

Les téléviseurs à écran plat intégrant des points quantiques sont désormais disponibles sur le marché. Toutefois, créer des dispositifs utilisant des arrangements de tiges quantiques, cousins allongés des points, s’est avéré plus complexe. Ces tiges ont la particularité de contrôler à la fois la polarisation et la couleur de la lumière, offrant des images 3D pour les appareils de réalité virtuelle.

Les ingénieurs du MIT ont trouvé une solution en utilisant des échafaudages d’ADN. Ce procédé permet de déposer les tiges quantiques sur un échafaudage d’ADN, régulant ainsi leur orientation, élément clé pour déterminer la polarisation de la lumière émise par le dispositif.

“L’un des défis avec les tiges quantiques est : Comment les aligner toutes à l’échelle nanométrique pour qu’elles pointent toutes dans la même direction ?” explique Mark Bathe, professeur au MIT en ingénierie biologique.

Le rôle des nano-structures

Depuis 15 ans, des structures nanométriques faites d’ADN, aussi appelées origamis ADN, sont conçues par des chercheurs comme Mark Bathe. Ces structures possèdent une variété d’applications, allant de la délivrance de médicaments à la formation d’échafaudages pour des matériaux capteurs de lumière.

En 2022, une publication des deux chercheurs a démontré comment ils utilisaient l’ADN pour positionner des points quantiques. Poursuivant cette recherche, ils ont collaboré avec le laboratoire de Macfarlane pour arranger des tiges quantiques en arrangements 2D.

Assemblage du puzzle

Le premier défi était d’attacher les brins d’ADN aux tiges quantiques. Chi Chen a développé un procédé rapide pour y parvenir. Ces brins d’ADN agissent comme du velcro, aidant les tiges quantiques à adhérer à un modèle d’origami ADN, formant ainsi un film mince qui recouvre une surface de silicate.

Les chercheurs envisagent maintenant de créer des surfaces de la taille d’une plaquette avec des motifs gravés, leur permettant d’agrandir leur conception à des arrangements de tiges quantiques pour de nombreuses applications au-delà des seules microLEDs ou de la réalité augmentée/virtuelle.

« La méthode que nous décrivons dans cet article est excellente parce qu’elle permet un bon contrôle spatial de la façon dont les bâtonnets quantiques sont positionnés. Les prochaines étapes consisteront à réaliser des réseaux plus hiérarchiques, avec une structure programmée à de nombreuses échelles de longueur différentes. La possibilité de contrôler la taille, la forme et l’emplacement de ces réseaux de tiges quantiques ouvre la voie à toutes sortes d’applications électroniques différentes« , explique M. Macfarlane.

L’ADN est particulièrement intéressant en tant que matériau de fabrication car il peut être produit biologiquement, ce qui est à la fois évolutif et durable, conformément à la bioéconomie américaine émergente. La prochaine étape consistera à traduire ces travaux en dispositifs commerciaux en éliminant plusieurs goulets d’étranglement, notamment en passant à des tiges quantiques sans danger pour l’environnement », ajoute Mark Bathe.

En synthèse

Les travaux du MIT marquent une étape dans l’assemblage de tiges quantiques à l’aide de l’ADN, offrant un potentiel significatif pour les dispositifs de réalité virtuelle. En mêlant biologie et technologie, cette recherche ouvre la voie à des avancées fascinantes dans le monde de l’électronique.

Pour une meilleure compréhension

Qu’est-ce qu’une tige quantique ? Une structure nanométrique capable de contrôler la polarisation et la couleur de la lumière.

Quelle est la nouveauté de cette recherche ? L’utilisation de l’ADN pour assembler et orienter ces tiges quantiques de manière précise.

Quelles sont les applications potentielles ? Des dispositifs de réalité virtuelle plus avancés, entre autres.

Des ingénieurs du MIT ont utilisé des échafaudages d’origami d’ADN pour créer des réseaux précisément structurés de bâtonnets quantiques, qui pourraient être incorporés dans des LED pour téléviseurs ou des dispositifs de réalité virtuelle. Image : Dr. Xin Luo, Bathe BioNanoLab