Micrographies électroniques de minuscules cristaux superparamagnétiques de magnétite à différentes résolutions. L'image à plus faible résolution (a) montre les cristaux octaédriques. À une résolution plus élevée, les « cratères » sur les surfaces cristallines sont clairement visibles. L'image à plus haute résolution (c) montre certains des défauts du réseau cristallin, mis en évidence par les flèches blanches. Crédit :Elsevier B.V.
Des cristaux microscopiques pourraient bientôt faire circuler des médicaments dans votre corps, les amener à des organes malades. Autrefois, on pensait que c'était impossible - les cristaux, qui ont des propriétés magnétiques spéciales, étaient si petits que les scientifiques ne pouvaient pas contrôler leur mouvement. Mais maintenant, une équipe de chercheurs chinois a trouvé la solution, et leur découverte a ouvert de nouvelles applications qui pourraient utiliser ces cristaux pour améliorer - et peut-être même sauver - de nombreuses vies.
Kezheng Chen et Ji Ma de l'Université des sciences et technologies de Quingdou, Quingdou, La Chine a publié une méthode de production de cristaux superparamagnétiques beaucoup plus gros que tous ceux qui ont été fabriqués auparavant. Ils ont récemment publié leurs conclusions dans Lettres de physique A .
Si certains matériaux magnétiques, tels que les oxydes de fer, sont assez petits - peut-être quelques millionièmes de millimètre de diamètre, plus petits que la plupart des virus - ils ont une propriété inhabituelle :leur magnétisation change de manière aléatoire lorsque la température change.
En appliquant un champ magnétique à ces cristaux, les scientifiques peuvent les rendre presque aussi fortement magnétiques que les aimants de réfrigérateur ordinaires. Cela peut sembler étrange, mais c'est le type de magnétisme le plus puissant connu. Ce phénomène est appelé superparamagnétisme.
En théorie, les particules superparamagnétiques pourraient être idéales pour l'administration de médicaments, car ils peuvent être dirigés vers une tumeur simplement en utilisant un champ magnétique. Leur petite taille, cependant, les a rendus difficiles à guider avec précision - jusqu'à présent.
"Les plus gros matériaux superparamagnétiques que nous ayons pu fabriquer auparavant étaient des amas de nanocristaux qui étaient ensemble environ mille fois plus petits que ceux-ci, " a commenté le Dr Chen. " Ces cristaux plus gros sont plus faciles à contrôler en utilisant des champs magnétiques externes, et ils ne s'agrégeront pas lorsque ces champs seront supprimés, ce qui les rendra beaucoup plus utiles dans les applications pratiques, y compris l'administration de médicaments."
Chen et Ma ont expliqué que la température et la pression élevées sous lesquelles les cristaux se forment ont fait s'échapper de leur surface de minuscules « microparticules » de magnétite ressemblant à des météorites. Cela a causé l'apparence inhabituelle de marques de grêle des surfaces cristallines et a induit un degré élevé de contrainte et de tension dans le réseau des cristaux en croissance.
Les cristaux qui se développent sous des contraintes et des contraintes aussi élevées se forment avec des irrégularités et des défauts dans leur réseau cristallin, et ce sont ces irrégularités qui sont responsables des propriétés magnétiques inhabituelles des cristaux de Chen.
Les cristaux de magnétite de taille similaire qui croissent à une température plus basse et sous une pression normale ne sont que très faiblement magnétiques.
Cette méthode de fabrication de cristaux superparamagnétiques plus gros ouvre la voie au développement de matériaux en vrac superparamagnétiques qui peuvent être contrôlés de manière fiable par des forces magnétiques externes modérées, révolutionnant l'administration de médicaments aux tumeurs et à d'autres sites du corps qui doivent être ciblés avec précision.
Et ce n'est que le début. Les cristaux de Chen pourraient, par exemple, être utile dans les nombreux projets d'ingénierie qui ont besoin de « fluides intelligents » qui changent leurs propriétés lorsqu'un champ magnétique est appliqué. Ceux-ci peuvent déjà être utilisés pour fabriquer des systèmes de suspension de véhicule qui s'ajustent automatiquement lorsque les conditions de la route changent, augmenter le confort et la sécurité, et pour construire des membres prothétiques plus confortables et réalistes.
Maintenant que le superparamagnétisme n'est plus limité à de minuscules particules difficiles à manipuler, les chercheurs peuvent commencer à explorer de quelle manière cela peut contribuer à améliorer nos vies.
