--- title: "Des chercheurs du Laboratoire national Lawrence Livermore repoussent les limites de la nanofabrication 3D" url: https://www.voxelmatters.com/fr/chercheurs-llnl-repoussent-limites-nanofabrication-3d/ date: 2026-01-08 modified: 2026-01-05 lang: fr author: "Edward Wakefield" description: "Selon le Laboratoire national Lawrence Livermore (LLNL), des ingénieurs et des scientifiques, en collaboration avec l’Université Stanford, ont démontré une approche révolutionnaire de nanofabrication 3D qui transforme la lithographie à..." categories: - "Micro-impression 3D" - "Optique" - "Recherche sur la FA" tags: - "future" image: https://www.voxelmatters.com/wp-content/uploads/2026/01/AA1Sxmbl-640x480.jpeg word_count: 900 --- # Des chercheurs du Laboratoire national Lawrence Livermore repoussent les limites de la nanofabrication 3D [Selon le Laboratoire national Lawrence Livermore (LLNL)](https://www.llnl.gov/article/53806/llnl-researchers-break-speed-scale-barriers-3d-nanofabrication-new-meta-optics-platform), des ingénieurs et des scientifiques, en collaboration avec l’Université Stanford, ont démontré une approche révolutionnaire de nanofabrication 3D qui transforme la lithographie à deux photons (TPL), jusqu’ici une technique lente à l’échelle du laboratoire, en un outil de fabrication à l’échelle de la plaquette, sans compromettre la précision submicronique. [Publiée dans la revue Nature](https://urldefense.us/v3/__https:/www.nature.com/articles/s41586-025-09842-x__;!!G2kpM7uM-TzIFchu!y9G8iFQkQoSA1IOJ0bxZMzC2KDIdGxc1qpeUpTs6UrTV6PiFFnH-HYU6_O4uTqA-a_wZEMRUHmwDqRMg$), l’étude présente une plateforme TPL reposant sur de vastes réseaux de métalentilles — des éléments optiques ultrafins et conçus par ingénierie — capables de diviser un laser femtoseconde en plus de 120 000 points focaux coordonnés, écrivant simultanément sur des surfaces de plusieurs centimètres. Cette méthode basée sur les métalentilles permet de produire des architectures 3D complexes avec des dimensions minimales de 113 nanomètres et d’atteindre un débit supérieur de plus d’un facteur mille à celui des systèmes commerciaux. « *Lorsque le système d’impression 3D a commencé à fonctionner à l’échelle du centimètre, puis à trois centimètres pour la première fois, c’était vraiment impressionnant de voir une idée développée pendant trois à quatre ans se concrétiser* », explique Xiaoxing Xia, ingénieur matériaux au LLNL et chercheur principal du projet. « *Voir une impression réalisée avec précision à une vitesse des centaines, voire des milliers de fois supérieure à celle de notre imprimante commerciale nous a fait comprendre qu’une percée venait d’avoir lieu.* » Pendant des années, la TPL a été appréciée pour sa résolution nanométrique, mais son recours à des objectifs de microscope limitait la zone imprimable à quelques centaines de micromètres. Toute structure plus grande nécessitait l’assemblage de milliers de tuiles, un processus lent générant des erreurs d’alignement et empêchant la TPL de sortir du laboratoire. L’approche TPL à métalentilles développée par l’équipe remplace l’objectif de microscope par un réseau modulaire de métalentilles à haute ouverture numérique, chacune agissant comme une imprimante miniature. Plutôt que de balayer un faisceau unique, le système imprime en parallèle des milliers de régions de petite taille, qui fusionnent de manière transparente en un seul passage. En espaçant les points focaux selon le pas des métalentilles, au lieu de les concentrer dans un champ optique restreint, le système évite les effets de proximité qui limitaient les approches multifaiseaux précédentes. ![LLNL researchers break barriers in 3D nanofabrication - transforming two-photon lithography (TPL) into a wafer-scale manufacturing tool.](https://www.voxelmatters.com/wp-content/uploads/2026/01/Ext_Metalitho_1200x800.jpeg) « *Cela signifie que la TPL a enfin le potentiel d’être adoptée par l’industrie* », souligne Songyun Gu, chercheur postdoctoral au LLNL et premier auteur de l’article. « *Auparavant, il s’agissait uniquement d’un outil expérimental pour les chercheurs. Avec la nanofabrication à l’échelle de la plaquette, nous avons la possibilité de fabriquer des nanomatériaux et des microdispositifs de la même manière que les puces électroniques, extrêmement complexes mais produites en grande quantité à très faible coût unitaire. Et la méta-optique constitue précisément la solution.* » Pour imprimer des structures non entièrement périodiques, l’équipe a intégré un modulateur spatial de lumière permettant d’ajuster en temps réel l’intensité de chaque point focal. Le système peut activer ou désactiver des faisceaux, ajuster l’épaisseur des lignes par un contrôle en niveaux de gris et coordonner les faisceaux afin de former des motifs de grande taille couche par couche. Ce qui avait initialement pour but d’égaliser l’intensité des faisceaux a ouvert de manière inattendue la voie à une liberté de conception beaucoup plus large. « *Au cours du projet, nous avons réalisé qu’en activant et désactivant dynamiquement les points focaux et en planifiant soigneusement la trajectoire d’impression, il est possible d’imprimer des structures entièrement stochastiques avec un haut degré de parallélisation* », explique Xia. « *Songyun Gu et Sarvesh Sadana ont imprimé seize ouvertures d’échecs microscopiques différentes en un seul procédé.* » L’équipe a baptisé cette méthode Adaptive Meta-Lithography, en reconnaissance du soutien important du [laboratoire de FA du LLNL](https://www.voxelmatters.com/llnl-develops-additive-and-subtractive-3d-printing-resin/). Cette approche parallèle et adaptative permet à la TPL à métalentilles de fabriquer des applications allant de cibles laser à densité graduée et de [dispositifs térahertz flexibles](https://www.voxelmatters.com/llnl-3d-prints-chiral-helix-metamaterials-for-thz-applications/) jusqu’à des dizaines de millions de microparticules par jour. Elle autorise également la création d’architectures modulaires complexes pour des technologies émergentes en microfluidique, information quantique, microélectronique, photonique, [énergie de fusion](https://www.voxelmatters.com/ukaea-3d-prints-fusion-energy-components/), et biomédecine. Les chercheurs soulignent en particulier le potentiel pour le passage à l’échelle des travaux de R&D transformationnels menés au LLNL sur [l’impression 3D de capsules de combustible pour la fusion](https://www.voxelmatters.com/llnl-researchers-harness-3d-printing-for-fusion-energy/) et de puces quantiques à ions piégés. Pour Xia, la convergence de l’optique et de la FA constitue une étape déterminante pour le domaine. « La lumière est le ciseau le plus fin au monde pour façonner des matériaux fonctionnels et des microarchitectures », affirme-t-il. « *[De nouvelles façons de contrôler la lumière](https://www.voxelmatters.com/llnl-develops-additive-and-subtractive-3d-printing-resin/) vont révolutionner la fabrication des matériaux.* » À mesure que des lasers de plus forte puissance, des plaquettes de métalentilles de plus grande taille et des modulateurs plus rapides deviennent disponibles, l’équipe estime que la TPL à métalentilles pourra imprimer des dispositifs encore plus complexes à des vitesses nettement supérieures, rapprochant la nanofabrication 3D d’une production industrielle courante à l’échelle de la plaquette. Cette plateforme technologique, baptisée MetaLitho3D, a récemment remporté un prix R&D 100 en 2025, témoignant de son potentiel d’adoption industrielle pour répondre à des problématiques concrètes. Parmi les autres coauteurs figurent Anna Guell Izard, Dongping Terrel-Perez, Sijia Huang, Travis Massey, Alex Abelson, Magi Mettry-Yassa, Wonjin Choi et Thejaswi Umanath Tumkur du Laboratoire national Lawrence Livermore ; Chenkai Mao, You Zhou et Jonathan Fan de l’Université Stanford ; ainsi que Wenjie Zhou, Hujie Yan, Ziran Zhou et Chiara Daraio de l'Institut de technologie de Californie.