L’industrie de la
microélectronique fait face à une barrière physique pour augmenter la densité d’intégration des composants. Une solution pourrait venir de l’intégration de la microélectronique en trois dimensions. En effet, les circuits microélectroniques actuels sont plans.
Empiler leurs composants les uns sur les autres est une solution pour continuer de les densifier. Se pose alors un nouveau challenge : celui de connecter les composants entre eux une fois qu’ils sont empilés.
Des biologistes et des physiciens du CEA-IRTSV, du CEA-Leti, du CNRS, de l’UJF et de l’Inra à Grenoble ont eu l’idée de mettre à profit les capacités extraordinaires d’auto-assemblage de certains composés biologiques pour que ces connexions se construisent toutes seules. Dans nos cellules, de nombreuses structures complexes et régulières s’assemblent et se désassemblent en permanence. C’est notamment le cas des réseaux de filaments constitutifs du squelette des cellules (cytosquelette), constitués d’actine.
a) Visualisation 3D de deux réseaux de micropiliers d’actine de 1,5 (devant) et 0.8 μm (à l’arrière), séparés respectivement de 5 et 2 μm. b) Visualisation 3D d’un réseau carré de micropiliers d’actine avec une maille de 0.5 μm. c) Coupes horizontale et verticale d’un micropilier montrant les mesures moyennées sur une douzaine de structures. d) Visualisation 3D d’un réseau d’actine polymérisé à partir d’une microstructure représentant le logo du CEA. Hauteur des micropiliers : 36±3 μm. (© CEA)
Les chercheurs ont mis au point une technique qui permet de contrôler l’auto-assemblage des filaments d’actine en 3D entre 2 plaques de verre, placées à 30 microns l’une de l’autre et micro-structurées avec un faisceau laser. Les chercheurs ont alors injecté entre les deux surfaces une solution contenant des monomères d’actine qui ont polymérisés en réponse à la géométrie des microstructures. Des piliers d’actine de formes et de tailles contrôlées se sont ainsi auto-assemblés. De la même manière, les chercheurs ont réussi à faire croître des piliers à partir d’une surface, qui sont entrés dans des cylindres creux formés à partir de l’autre, à la façon d’une prise mâle/femelle. Ces connexions ont été métallisées avec des nanoparticules d’or, permettant le passage d’un courant électrique entre les deux surfaces.
- Protéine qui constitue le squelette des cellules vivantes et qui permet de réguler et contrôler leur forme.