Une technique d'imagerie révolutionnaire développée par des chercheurs de l'Université Cornell est prometteuse pour décontaminer l'eau en fournissant des informations surprenantes et importantes sur les particules de catalyseur qui ne peuvent être obtenues autrement.

professeur de chimie, Peng Chen a développé une méthode qui peut imager des réactions catalytiques non fluorescentes (réactions qui n'émettent pas de lumière) sur des particules nanométriques. Une méthode existante peut imager des réactions produisant de la lumière, mais cela ne s'applique qu'à une petite fraction des réactions, rendant la nouvelle technique potentiellement importante dans des domaines allant de l'ingénierie des matériaux à la nanotechnologie et aux sciences de l'énergie.

Les chercheurs ont ensuite démontré la technique en observant la photoélectrocatalyse, des réactions chimiques impliquant des interactions avec la lumière, un processus clé de la remédiation environnementale.

"La méthode s'est avérée en fait très simple - assez simple à mettre en œuvre et assez simple à faire, " dit Chen, auteur principal de "Super-Resolution Imaging of Nonfluorescent Reactions via Competition, " qui a publié le 8 juillet dans Chimie de la nature . "Cela étend vraiment l'imagerie de la réaction à un nombre presque illimité de réactions."

Les réactions catalytiques se produisent lorsqu'un catalyseur, comme une particule solide, accélère un changement moléculaire. Imaginer ces réactions à l'échelle nanométrique au fur et à mesure qu'elles se produisent, ce que la nouvelle technique permet aux scientifiques de faire, peut aider les chercheurs à déterminer la taille et la forme optimales des particules de catalyseur les plus efficaces.

Dans le journal, les chercheurs ont appliqué la nouvelle technique pour imager l'oxydation de l'hydroquinone, un micropolluant présent dans l'eau, sur des particules de catalyseur au vanadate de bismuth, et découvert des comportements auparavant inconnus des catalyseurs qui ont contribué à rendre l'hydroquinone non toxique.

"Beaucoup de ces réactions catalysées sont importantes pour l'environnement, " dit Chen. " Vous pourriez donc les étudier pour apprendre comment éliminer les polluants d'un environnement aqueux. "

Précédemment, Le groupe de recherche de Chen a été le pionnier de l'application de l'imagerie par fluorescence à molécule unique, un non invasif, méthode relativement peu coûteuse et facile à mettre en œuvre qui permet aux chercheurs d'observer les réactions chimiques en temps réel. Parce que la méthode était limitée aux réactions fluorescentes, cependant, son équipe a travaillé pendant des années sur une méthode plus largement applicable.

La technique qu'ils ont découverte repose sur la compétition entre les réactions fluorescentes et non fluorescentes. La compétition supprime la réaction fluorescente, permettant de le mesurer et de le cartographier, qui à son tour fournit des informations sur la réaction non fluorescente.

Les chercheurs ont nommé leur méthode COMPetition Enabled Imaging Technique with Super-Resolution, ou CONCOURS.

"Cette technique hautement généralisable peut être largement appliquée pour imager diverses classes de systèmes non fluorescents, telles que les protéines non marquées, neurotransmetteurs et agents de guerre chimique, " Peng a dit. " Par conséquent, nous nous attendons à ce que COMPEITS soit une technologie révolutionnaire avec des impacts profonds sur de nombreux domaines, y compris la science de l'énergie, biologie cellulaire, neurosciences et nanotechnologies."