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5 Mai, 2024

Vers des surfaces transparentes et antimicrobiennes pour les écrans tactiles

Vers des surfaces transparentes et antimicrobiennes pour les écrans tactiles

Image au microscope électronique à balayage (MEB) des nanoparticules de cuivre dépoussiérées ayant des propriétés antimicrobiennes sur le substrat de verre.

Des chercheurs de l’ICFO (Institut de Ciències Fotòniques) et de Corning Incorporated rapportent dans la revue Communications Materials le développement d’une surface antimicrobienne durable et transparente contenant des nanoparticules de cuivre. La surface nanostructurée a été obtenue par mouillage de films métalliques ultraminces de cuivre sur un substrat de verre.

L’intérêt pour les solutions antimicrobiennes destinées aux écrans tactiles personnels et multi-utilisateurs, tels que les tablettes et les appareils mobiles, s’est accru ces dernières années. Les méthodes traditionnelles telles que les alcools pulvérisables ou les lingettes ne sont pas idéales pour ces écrans délicats. Les revêtements antimicrobiens appliqués directement sur le verre constituent une alternative prometteuse, mais seulement s’ils sont transparents et durables. Les solutions de revêtement proposées précédemment, telles que les oxydes métalliques photocatalytiques (TiO2 et ZnO, par exemple), ont posé certains problèmes. En outre, ces revêtements ont généralement besoin de lumière et d’humidité pour être antimicrobiens et éliminer les microbes présents sur la surface.

Le cuivre est un métal biocide (1) bien connu, très efficace contre un large éventail de micro-organismes, et il est traditionnellement utilisé pour des objets tels que les poignées de porte et les barrières de lit d’hôpital. Toutefois, les revêtements de cuivre sont principalement opaques, ce qui a empêché jusqu’à présent la réalisation d’une solution antimicrobienne transparente à base de cuivre adaptée aux écrans. En outre, la conductivité électrique élevée du film métallique peut interférer négativement avec la fonctionnalité de détection tactile des appareils mobiles.

  1. Des produits biocides regroupent un ensemble de produits destinés à détruire, repousser ou rendre inoffensifs les organismes nuisibles, à en prévenir l’action ou à les combattre, par une action chimique ou biologique

Une équipe de chercheurs a conçu et mis en œuvre une surface de cuivre nanostructurée transparente (TANCS) non conductrice et résistante à la croissance de certaines bactéries. Dans une étude récente, publiée dans la revue Communications Materials, Christina Graham, chercheuse à l’ICFO, Alessia Mezzadrelli, sous la direction du professeur Valerio Pruneri de l’ICREA, et des collègues de Corning, notamment Wageesha Senaratne, Santona Pal, Dean Thelen, Lisa Hepburn et Prantik Mazumder, ont décrit leur nouvelle approche pour mettre au point cette surface.

Le processus de fabrication de cette surface a consisté à déposer un film de cuivre ultrafin d’une épaisseur nominale de 3,5 nm sur un substrat de verre. Les chercheurs ont ensuite utilisé un processus de recuit thermique rapide pour former des nanoparticules de cuivre dépoussiérées de taille et de distribution optimales.

En fait, les chercheurs ont commencé par déposer un film de cuivre de 3,5 nanomètres d’épaisseur sur un substrat en verre Gorilla de Corning. Dans le cadre d’un processus connu sous le nom de recuit thermique rapide, ils ont ensuite chauffé ce film à 390 ºC, l’ont maintenu à cette température pendant 10 minutes, puis l’ont refroidi. Ce faisant, le film auparavant uniforme s’est transformé en une myriade de nanoparticules de cuivre uniformément espacées.

La conception et la méthode spécifiques ont permis d’obtenir un effet antimicrobien, une transparence, une neutralité de couleur et une isolation électrique. Enfin, des couches supplémentaires de SiO2 et de fluorosilanes ont été déposées sur les nanoparticules, ce qui a permis de protéger l’environnement et d’améliorer les propriétés de durabilité lors des tests d’utilisation.

Les auteurs de l’étude ont examiné la morphologie du revêtement fabriqué, la réponse optique, l’efficacité antimicrobienne et la durabilité mécanique. Le TANCS a montré sa capacité à éliminer plus de 99,9 % du « Staphylococcus Aureus » (Staphylocoque doré) présent sur les surfaces testées en l’espace de deux heures, dans des conditions d’essai sèches rigoureuses. En outre, le substrat a démontré une transparence optique permettant une transmission de la lumière de 70 à 80 % dans la gamme visible (380-750 nm), ainsi qu’une neutralité des couleurs. Enfin, les surfaces ont montré une efficacité prolongée lors des tests d’utilisation, conservant leur activité antimicrobienne même après une procédure rigoureuse d’essuyage.

« Il s’agit d’un excellent exemple de création d’un produit à attributs multiples tout en optimisant les attributs, les propriétés antimicrobiennes à haute efficacité qui fonctionnent dans des conditions de test à sec pour les cas d’utilisation d’écrans tactiles. Notre objectif était de montrer les liens entre la performance biologique et les attributs physiques, et de fournir des indications supplémentaires pour les recherches futures », a déclaré Wageesha Senaratne, chercheur chez Corning et principal co-auteur de l’étude.

« Cette nouvelle approche du processus par mouillage ouvre de nouvelles possibilités d’exploiter certaines propriétés spécifiques des métaux tout en étant capable de modifier les autres de manière réfléchie. Ici, par exemple, nous avons pu préserver le puissant effet antimicrobien du cuivre tout en obtenant la transparence et l’isolation malgré l’utilisation d’un métal », a déclaré Alessia Mezzadrelli, auteur de l’étude et étudiante en doctorat du projet Nano-Glass.

L’introduction de ces surfaces antimicrobiennes transparentes est très prometteuse dans un monde de plus en plus dépendant des écrans tactiles, y compris les smartphones et les tablettes.

« Bien qu’un développement plus poussé soit nécessaire pour un déploiement commercial complet, il s’agit d’un pas dans la bonne direction pour permettre des écrans tactiles antimicrobiens pour des affichages publics ou personnels », a déclaré Prantik Mazumder, chercheur chez Corning et co-auteur de l’étude.

« La surface de démonstration que nous avons développée avec Corning est un exemple de nos efforts conjoints continus dans le développement d’un verre d’écran multifonctionnel amélioré utilisant la nano-structuration », a déclaré Valerio Pruneri, professeur à l’ICREA et coordinateur du projet Nano-Glass.

https://www.icfo.eu/news/2338/towards-transparent-and-antimicrobial-surfaces-for-touch-displays

https://www.nature.com/articles/s43246-024-00472-w