Le meilleur des matériaux reste inutile s’il n’est pas possible de le soumettre à des opérations de transformation pour lui donner la forme ou produire le dispositif désirés. La recherche et le développement de nouveaux procédés de transformation sont donc un aspect important de la conception des matériaux nanostructurés novateurs. L’Empa développe aussi des technologies de micro- et nanofabrication pour l’ensemble des matériaux existants, par exemple pour les polymères, les céramiques, les métaux, les composites et les tissus.

Système d’ablation à laser excimer pour la microstructuration de grandes surfaces pouvant atteindre jusqu’à 1900 x 1450 mm2.

• Lithographie: les procédés lithographiques s’utilisent pour créer des motifs dans un film de polymère (soit la couche sensible, aussi appelée «resist») appliqué sur un substrat. Les dimensions des structures désirées ainsi que les matériaux avec lesquels elles sont créées sont des paramètres importants pour choisir entre la résolution la plus élevée qu’offre la lithographie à faisceau d’électrons pour réaliser des structures de taille inférieure à 100 nm et les procédés photolithographiques qui permettent, par projection optique d’un masque sur le substrat, de créer des motifs dans un domaine de 500 nm à plusieurs micromètres sur de très grandes surfaces ou encore des structures de 15 micromètres sur des substrats tridimensionnels. L’Empa dispose d’un certain nombre de ces procédés dans ses laboratoires et ses chercheurs peuvent encore faire appel en cas de besoin aux appareils spéciaux des salles blanches de différents laboratoires du Domaine des EPF, tels que le Binnig Rohrer Nanotechnology Center d’IBM à Rüschlikon, le First Lab de l’EPFZ et le CMI de l’EPFL
• Auto-organisation: pour créer des structures périodiques, on recourt à l’auto-organisation de molécules, de nanoparticules ou de nanocristaux. L’Empa a développé, en collaboration avec le Max-Planck-Institut à Mainz un nouveau procédé de synthèse de nanorubans de graphène, d’une précision atomique et exempts de défauts, d’une largeur de quelques nanomètres seulement. Des polyphénylènes possédant des groupes halogénés (bromure ou iodure) en des positions stratégiques servent de précurseurs. Suivant la géométrie et la position des sites d’accrochage ce procédé permet d’obtenir des nanorubans de graphène possédant diverses structures spatiales (rectiligne, en chevron, ramifiée) et deux structures possibles de leurs bords (en chaise ou en zigzag).
• Ablation locale de matière: L’Empa dispose des outils d’ablation usuels tels que le laser pulsés picoseconde UV (longueur d’onde: 355 nm) pour la microstructuration des matériaux ainsi que le laser pulsé nanoseconde UV lointain (longueur d’onde 248 nm) pour la structuration superficielle de matériaux polymères et céramiques de grande surface (1,5 x 2m²). Pour les ablations de haute précision en haute résolution, l’Empa dispose encore d’une installation à faisceau d’ions focalisé (Focused Ion Beam FIB) permettant de réaliser des structures d’une taille de quelques nanomètres.
• Déposition locale: Avec le procédé FEBID (Focused Electron Beam-Induced Deposition) nous pouvons procéder à la déposition, à partir de précurseurs organométalliques, de structures métalliques ou semi-conductrices nanométriques possédant des propriétés électriques, optiques ou magnétiques bien définies