Des chercheurs de Cambridge ont obtenu un financement de l’Advanced Research + Invention Agency (ARIA) pour utiliser des protéines comme outils de fabrication afin d’assembler des matériaux avancés, dont des aimants haute performance qui ne nécessitent pas de terres rares coûteuses. Le travail s’inscrit dans le programme Universal Fabricators d’ARIA, une initiative de trois ans dotée de 50 millions de livres sterling, qui soutient 11 équipes de recherche.
Faits clés
- Le financement provient du programme Universal Fabricators d’ARIA.
- Le programme dure trois ans et dispose d’un budget total de 50 millions de livres sterling.
- Le professeur Ronan Daly dirige le projet Protein SPARK à Cambridge.
- Le projet vise à produire des aimants sans terres rares et des électrodes avancées pour batteries.
- Des chercheurs de Cambridge participent aussi à deux autres projets du même programme.
Qu’est-ce que cela signifie pour les étudiants et chercheurs de Cambridge?
Ce financement renforce plusieurs projets de recherche à Cambridge à l’interface des sciences des matériaux, de la chimie et de l’ingénierie. Pour les chercheurs, l’intérêt immédiat tient à l’accès à un programme qui soutient des approches de fabrication fondées sur les protéines pour produire de nouveaux matériaux avancés. Pour les étudiants, cela met en lumière des travaux actifs dans des domaines susceptibles d’alimenter de futures formations et collaborations entre départements.
Les équipes de Cambridge réunissent l’Institute for Manufacturing, le Department of Engineering, le Department of Chemical Engineering and Biotechnology, le Yusuf Hamied Department of Chemistry et le Department of Materials Science and Metallurgy. Les projets impliquent aussi des collaborateurs de l’Université d’Amsterdam, de l’Université de Liverpool, de l’Université de Washington et de l’Université de Leeds, créant un large réseau de recherche autour d’aimants sans terres rares et de matériaux associés.
- Protein SPARK, dirigé par le professeur Ronan Daly, utilise des protéines pour guider la croissance de matériaux magnétiques sans terres rares.
- POEM développe une méthode fondée sur les protéines pour fabriquer des aimants haute performance avec un contrôle précis de la taille, de la forme et de l’espacement des cristaux.
- S-LATTICE construit de grandes feuilles très ordonnées à partir de protéines et de métaux auto-assemblés, pour des usages allant de la filtration à la catalyse et à la conversion du dioxyde de carbone.
Comment les protéines aident-elles à fabriquer des aimants et d’autres matériaux?
Elles servent de guides et de gabarits pendant la formation. Dans le projet Protein SPARK de Cambridge, de minuscules gouttelettes contenant des protéines conçues et des éléments sont pulvérisées et déposées en position, un peu comme avec une imprimante à jet d’encre. Les protéines font ensuite croître, guider et façonner le matériau en nanocristaux, en films et en structures tridimensionnelles.
Le projet s’appuie sur la biominéralisation, c’est-à-dire la manière dont les organismes vivants fabriquent des matériaux durs comme les os et les dents, puis adapte ce processus à une ligne de production continue. L’objectif est de créer des matériaux magnétiques utiles sans apport de terres rares, tout en explorant des applications pour des batteries qui se chargent plus vite et durent plus longtemps.
Qui participe aux projets de Cambridge?
Le professeur Ronan Daly dirige Protein SPARK. L’équipe de Cambridge comprend aussi le professeur Michael De Volder, le professeur John Durrell et le Dr Sebastian Pattinson du Department of Engineering; le professeur Ljiljana Fruk du Department of Chemical Engineering and Biotechnology; et le professeur Tuomas Knowles du Yusuf Hamied Department of Chemistry.
Les chercheurs de Cambridge impliqués dans les autres projets financés comprennent le Dr Shijing Sun et le Dr Zuyang Ye, ainsi que le professeur Tuomas Knowles, Josie Forsythe, Hannah Han et Max Gao sur POEM. Le professeur Erwin Reisner participe à S-LATTICE, qui est dirigé par l’Université d’Édimbourg.
Pourquoi les aimants sans terres rares sont-ils importants?
Les aimants sont utilisés dans les casques audio, les téléphones mobiles, les moteurs et les éoliennes. M. Daly a expliqué que presque tous les aimants contiennent des matériaux de terres rares, dont l’extraction est coûteuse, dont la ressource diminue et qui posent des défis environnementaux. Le projet de Cambridge cherche à utiliser des protéines pour favoriser la croissance de matériaux magnétiques sans utiliser de terres rares à aucun moment du processus.
Cette orientation compte parce que le programme ne vise pas seulement de nouveaux matériaux, mais aussi de nouvelles méthodes de fabrication. Le pari central de l’ARIA est que les protéines peuvent agir comme un « fabricant universel », c’est-à-dire que les mêmes outils biologiques pourraient aider à assembler différents matériaux avancés de façon contrôlée.
Questions fréquentes
Que finance l’ARIA à Cambridge?
Elle finance trois projets liés à Cambridge dans le cadre du programme Universal Fabricators: Protein SPARK, POEM et S-LATTICE. Ensemble, ils explorent l’usage des protéines comme outils pour fabriquer des aimants, des électrodes et d’autres matériaux avancés.
À quoi cette recherche pourrait-elle servir?
Les projets pourraient déboucher sur des aimants sans terres rares, des batteries qui stockent davantage de charge et durent plus longtemps, ainsi que des matériaux pour la filtration, la conversion du dioxyde de carbone, une catalyse plus propre et des technologies optiques.
