Ce n'était pas le résultat que les scientifiques voulaient.

"Quand nous avons remarqué qu'il changeait de couleur à la lumière, nous étions super ennuyés", explique Leila Deravi, professeure adjointe de chimie et de biologie chimique à Northeastern. Cela signifiait que la substance n'était pas assez stable pour les applications que Deravi avait en tête.

Mais la déception a été de courte durée, car Dan Wilson, chercheur au Kostas Research Institute de Northeastern, s'est rapidement rendu compte que le résultat pouvait être transformé en une fonctionnalité plutôt qu'en un bug.

Wilson s'est appuyé sur la réaction chimique indésirable pour créer des dispositifs de la taille d'un centime qui changent de couleur lorsqu'ils ont été exposés à une quantité dommageable de rayonnement ultraviolet, aidant les gens à prévenir les lésions cutanées cancérigènes. L'invention est essentiellement un minuscule autocollant que les gens pourraient placer sur une chemise, un chapeau ou un maillot de bain lorsqu'ils se dirigent vers l'extérieur.

"Nous savons tous plus ou moins que trop de soleil un jour à indice UV élevé est mauvais. Mais nous ne savons pas nécessairement comment cela se traduit par le temps passé au soleil", déclare Wilson. "Ceci est destiné à fournir une indication visuelle et qualitative du moment où vous êtes resté trop longtemps au soleil et vous devriez envisager de passer du temps à l'ombre ou de réappliquer votre crème solaire."

Le développement de cet appareil n'a pas commencé avec des humains, mais avec des calmars.

À l'époque, Wilson était associé de recherche postdoctoral au sein du groupe de conception des biomatériaux de Deravi. L'équipe étudie comment les céphalopodes - des créatures marines tentaculaires telles que la pieuvre, le calmar et la seiche - se camouflent pour se fondre dans leur environnement. En se concentrant particulièrement sur les calmars, les chercheurs ont identifié et isolé de nombreux mécanismes, pigments et réactions chimiques qui permettent aux animaux de modifier facilement leur apparence.

Lorsque la découverte détournée s'est produite, Wilson testait une substance essentielle aux capacités de changement de couleur du calmar :un pigment appelé xanthommatine. La petite molécule donne à la peau du calmar sa couleur visible.

L'équipe de Deravi avait déjà découvert que la xanthommatine pouvait être manipulée pour changer de couleur, et elle espérait que cela pourrait être quelque chose qui pourrait être intégré dans des matériaux pour une variété d'applications telles que les vêtements ou d'autres produits de consommation. Mais pour que cela soit possible, dit-elle, la xanthommatine devrait être stable et contrôlable dans de nombreux environnements.

Ainsi, lorsque Wilson a remarqué que la xanthommatine changeait de couleur lorsqu'elle était laissée sur la paillasse du laboratoire à la lumière naturelle ambiante, Deravi a d'abord été déçu.

Mais Wilson a vu cette révélation comme une opportunité. Si la substance réagit au rayonnement ultraviolet qui est la lumière du soleil, elle pourrait alors être utilisée comme capteur pour exactement cela. Et il avait justement la méthode en tête.

Aux études supérieures, Wilson a étudié la microfluidique sur papier. Il a exploité ces connaissances pour créer un système qui teint de minuscules morceaux de papier avec le pigment xanthommatine et l'active en appuyant sur un bouton.

L'appareil portable a à peu près la taille du bout de l'un des doigts de Wilson. Il est composé de cinq fines couches de feuilles de plastique soigneusement conçues et d'un morceau de papier rond qui a été traité avec le pigment et séché. Le capteur est activé lorsqu'un utilisateur appuie sur le "bouton", un petit réservoir de liquide situé sur le bord de l'appareil. Cette pression pousse le fluide à travers des canaux découpés dans une couche médiane de plastique afin d'hydrater le papier traité. Une fois mouillé, il réagira sous les rayons UV, passant d'une couleur jaune/orange à un rouge au fur et à mesure qu'il sera exposé.

Le plastique lui-même est principalement constitué du même matériau utilisé pour une feuille transparente pour un rétroprojecteur. Il y a une simple couche de base, puis la couche de canaux, surmontée d'une couche pour sceller tous les canaux à l'exception d'un petit trou au milieu par lequel le fluide s'écoule. La quatrième couche est une entretoise, avec un large trou découpé dans celui-ci dans lequel Wilson place soigneusement le capteur de papier à l'aide de pincettes longues et fines. La couche de capteur est recouverte d'un mince film de plastique généralement utilisé dans les murs ou le toit d'une serre. Wilson a choisi ce matériau car il laisse passer le plus de soleil possible.

Wilson a testé l'appareil dans de nombreuses conditions, décrites dans un article publié ce mois-ci dans la revue ACS Sensors , et l'a calibré pour les niveaux d'UV que les gens sont susceptibles de rencontrer dans une gamme de conditions naturelles.

"Je pense que vous êtes toujours surpris par ce qu'est une heure d'ensoleillement sûre", dit-il. "Cela dépend vraiment de la météo, mais cela peut prendre quelques minutes."

La crème solaire, cependant, aide. Wilson a essayé de recouvrir le capteur d'un écran solaire et a constaté que le changement de couleur se produisait beaucoup plus lentement. Les utilisateurs pourraient mettre de la crème solaire sur l'appareil lorsqu'ils appliquent de la crème solaire sur leur propre peau afin de faire correspondre leur application à l'alerte du capteur, dit-il.

Les chercheurs s'attendent à ce que les gens utilisent cet appareil pour surveiller l'exposition au soleil, mais le capteur pourrait également être utilisé dans d'autres situations où il est utile de mesurer l'exposition à la lumière. Par exemple, le rayonnement UV est souvent utilisé pour stériliser les environnements. Deravi dit que ces autocollants pourraient être utilisés pour indiquer quand une surface a été exposée aux rayons UV suffisamment longtemps pour être complètement stérilisée.