Ces images montrent certaines des caractéristiques physiques de l'or nanoporeux à différents grossissements. Crédit :Université A&M du Texas
Des ingénieurs de la Texas A&M University et de Virginia Tech rapportent de nouvelles informations importantes sur l'or nanoporeux, un matériau dont les applications se multiplient dans plusieurs domaines. y compris le stockage d'énergie et les dispositifs biomédicaux, le tout sans entrer dans un laboratoire.
Au lieu de mener des expériences supplémentaires, l'équipe a utilisé un logiciel d'analyse d'images développé en interne pour « exploiter » la littérature existante sur l'or nanoporeux (NPG). Spécifiquement, le logiciel a analysé des photographies de NPG à partir de quelque 150 articles évalués par des pairs, mesurer rapidement les principales caractéristiques du matériel que les chercheurs ont ensuite corrélées avec des descriptions écrites de la façon dont les échantillons ont été préparés. Un des résultats ? Une recette, de toutes sortes, pour savoir comment faire du NPG avec des caractéristiques spécifiques.
« Nous avons pu revenir sur une loi quantitative qui explique comment vous pouvez modifier les fonctionnalités du NPG en modifiant les temps et les températures de traitement, " a déclaré Ian McCue, chercheur postdoctoral au Texas A&M Department of Materials Science and Engineering. McCue est l'auteur principal d'un article sur le travail publié en ligne dans le numéro du 30 avril de Rapports scientifiques .
L'équipe a également identifié un nouveau paramètre lié au NPG qui pourrait être utilisé pour mieux ajuster le matériau pour des applications spécifiques.
"Avant notre travail, les ingénieurs connaissaient un « bouton » accordable pour NPG. Maintenant, nous en avons un deuxième qui pourrait nous donner encore plus de contrôle sur les propriétés du matériau, " a déclaré Josh Stuckner, un étudiant diplômé de Virginia Tech et co-auteur de l'article. Stuckner a développé le logiciel qui a permis les nouvelles informations.
Les autres auteurs sont le Dr Michael J. Demkowicz, professeur agrégé au département de science et ingénierie des matériaux de Texas A&M, et le Dr Mitsu Murayama, professeur agrégé à Virginia Tech.
Crédit :Université A&M du Texas
L'or nanoporeux est étudié depuis une quinzaine d'années, mais on sait peu de choses sur ses caractéristiques physiques et les limites de son accordabilité pour des applications spécifiques, l'équipe écrit Rapports scientifiques .
Le matériau est un réseau poreux tridimensionnel de brins entrelacés, ou ligamentaires. Ligaments multiples, à son tour, se connecter à des points appelés nœuds. Toutes ces fonctionnalités sont presque inimaginablement petites. Stuckner note, par exemple, que certains des pores plus petits s'adapteraient à environ trois brins d'ADN côte à côte. Par conséquent, McCue a déclaré que la structure globale est très complexe et qu'il a été extrêmement difficile et chronophage de mesurer des caractéristiques telles que les longueurs entre les nœuds et les diamètres des ligaments. Mais le logiciel de Stuckner a changé cela.
"Manuellement, cela peut prendre de 20 minutes à plus d'une heure pour mesurer les caractéristiques associées à une image, " Stuckner a dit. " Nous pouvons le faire en une minute, ou même simplement dire à l'ordinateur de mesurer toute une série d'images pendant que nous nous éloignons. »
Les tentatives antérieures pour mesurer les caractéristiques NPG ont conduit à de très petits ensembles de données de cinq ou six points de données. L'équipe Texas A&M/Virginia Tech a examiné environ 80 points de données. Cette, à son tour, a permis à l'équipe de créer la nouvelle description quantitative des caractéristiques NPG associées à différentes techniques de traitement. Tout cela sans faire d'expériences réelles, juste une exploration et une analyse intelligentes des données, dit McCue.
Les travaux ont également conduit à de nouvelles directives de publication pour les futurs chercheurs. Sur les 2, 000 articles que l'équipe a initialement analysés, seulement 150 disposaient d'informations utiles.
"Nous avons dû jeter beaucoup de données en raison d'une mauvaise qualité d'image ou d'un manque d'informations écrites sur la façon dont un NPG donné était traité, " a déclaré McCue. " Les nouvelles directives pourraient empêcher cela, permettant finalement une meilleure exploration de données non seulement pour le NPG mais pour d'autres matériaux."
