Il a été utilisé pour teindre la rivière Chicago en vert le jour de la Saint-Patrick. Il a été utilisé pour trouver des taches de sang latentes sur les scènes de crime. Et maintenant, des chercheurs de la Northwestern University l'ont utilisé pour examiner le matériau le plus fin au monde.

L'outil utile est le colorant fluorescéine, et Jiaxing Huang, professeur adjoint de science et d'ingénierie des matériaux à la McCormick School of Engineering and Applied Science, et son groupe de recherche ont utilisé le colorant pour créer une nouvelle technique d'imagerie pour visualiser le graphène, une feuille épaisse d'un atome qui, selon les scientifiques, pourrait être utilisée pour produire des composants électroniques transparents et flexibles à faible coût à base de carbone.

Leurs résultats ont été récemment publiés dans le Journal de l'American Chemical Society .

Étant les matériaux les plus minces du monde, le graphène et ses dérivés tels que l'oxyde de graphène sont assez difficiles à voir. Les méthodes d'imagerie actuelles pour les matériaux en graphène impliquent généralement des techniques coûteuses et chronophages. Par exemple, microscopie à force atomique (AFM), qui scanne les matériaux avec une petite pointe, est fréquemment utilisé pour obtenir des images de matériaux de graphène. Mais c'est un processus lent qui ne peut examiner que de petites zones sur des surfaces lisses. Microscopie électronique à balayage (MEB), qui balaie une surface avec des électrons de haute énergie, ne fonctionne que si le matériau est placé sous vide. Certaines méthodes de microscopie optique sont disponibles, mais ils nécessitent l'utilisation de substrats spéciaux, trop.

"Il n'y a vraiment pas de bonnes techniques suffisamment générales pour répondre aux divers besoins d'imagerie dans la recherche et le développement de ce groupe de nouveaux matériaux, " dit Huang. "Par exemple, les gens ont proposé de mettre des matériaux de graphène sur des feuilles de plastique pour l'électronique flexible, mais les voir sur du plastique a été très difficile. Si l'on ne peut pas examiner ces matériaux, le contrôle de la qualité va être difficile."

Le marquage fluorescent a été utilisé en routine pour imager des échantillons biologiques, généralement en utilisant des colorants fluorescents qui éclairent les objets d'intérêt sous un microscope à fluorescence. Mais une telle technique ne fonctionne pas pour les matériaux de graphène en raison d'un mécanisme appelé extinction de fluorescence :ils peuvent « désactiver » la fluorescence des molécules de colorant à proximité.

"Alors nous avons pensé, Et si on mettait de la teinture partout ?" dit Huang. "De cette façon, tout le fond s'illumine, et partout où vous avez du graphène sera sombre. C'est une stratégie inverse qui fonctionne à merveille.

Lorsque Huang et son groupe ont enduit un échantillon de graphène de fluorescéine et l'ont placé sous un microscope à fluorescence - un procédé beaucoup moins cher, instrument facilement disponible - ils ont obtenu des images aussi claires que celles acquises avec l'AFM et le SEM.

L'équipe a nommé sa nouvelle technique de microscopie par extinction de fluorescence (FQM). "Quand (étudiant diplômé) Jaemyung m'a montré pour la première fois les images FQM de matériaux de graphène, " Huang dit, "J'ai été trompé par les détails éclatants et j'ai pensé qu'il s'agissait d'images SEM ou AFM."

En outre, le groupe a découvert que FQM peut visualiser des matériaux de graphène en solution. "Personne n'a pu le démontrer auparavant, " dit Huang. Le colorant peut également être ajouté aux matériaux photorésistants afin que les feuilles de graphène puissent être vues pendant la photolithographie. Ils ont également découvert que le colorant pouvait facilement être lavé sans perturber les feuilles elles-mêmes.

"C'est une méthode simple et bon marché qui fonctionne étonnamment bien dans de nombreuses situations, " dit Huang.