Le plus petit four à micro-ondes : 1,25 centimètre !

cliquer ici · Jeu 15 Nov 2007, 13:13

Par Jean-Luc Goudet - Futura-Sciences

Ce minuscule appareil n’est pas prévu pour les pizzas ni les plats surgelés. Son volume intérieur est même trop petit pour cuire une fourmi. Mais il servira à contrôler finement la température de laboratoires miniatures, par exemple pour analyser des brins d’ADN ou des cellules.
La chambre interne de ce four, de forme trapézoïdale, est longue de 4 millimètres et large de 7 micromètres dans sa partie la plus étroite, soit le diamètre d’un globule rouge. Le volume disponible ne dépasse pas quelques microlitres et il est même permis de ne pas le remplir : ce four modèle réduit peut contrôler la température jusqu'à des volumes inférieurs au nanolitre.

C’est un petit chef d’œuvre de miniaturisation qu’ont présenté Michael Gaitan et ses collègues (National Institute of Standards and Technology et George Mason University). L’exploit est réel. Car il n’y a rien d'évident à chauffer de manière contrôlée un volume aussi réduit.

Techniquement, le dispositif, pour l’instant expérimental, est simple. Les ingénieurs ont inséré le guide d’onde (une trame de connecteurs en or) entre un substrat en verre et un bloc de polymère long de 1,25 centimètre dans lequel a été creusée la petite cavité trapézoïdale. La difficulté est de maîtriser l’échauffement du volume minuscule. Il est impossible d’y plonger un thermostat et une puissance juste un peu trop élevée vaporiserait instantanément le liquide…

Prédire l’échauffement plutôt que le mesurer

C’est sur le plan théorique que les chercheurs ont résolu le problème en modélisant de manière précise comment se répartit l’absorption des micro-ondes dans leur four lilliputien. Notamment, leurs calculs ont montré que la chaleur devait s’élever seulement dans une partie de l’échantillon.

Ce modèle vient d’être décrit, avec le dispositif expérimental, dans la dernière édition du Journal of Micromechanics and Microengineering. Car il fonctionne ! Les mesures du champ électromagnétique produit et les températures obtenues ont validé le modèle théorique. Il ne reste donc plus qu’à fabriquer des versions finalisées de cet appareil sans concurrent.

Au fait, à quoi peut bien servir un four à micro-ondes d’une taille aussi réduite ? Les auteurs voient de nombreuses applications dans tous les domaines où une analyse chimique doit être menée sur des volumes très faibles. La multiplication de brins d’ADN par la technique de la PCR (Polymerase Chain Reaction) est citée en exemple, tout comme l’éclatement de cellules pour l’étude de leur contenu.

La multiplication des laboratoires miniatures, et même des laboratoires sur puce, ouvre sûrement une large clientèle potentielle à ce petit instrument chauffant.

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