Des chercheurs en ingénierie de l'Université de Floride ont découvert qu'ils pouvaient enflammer certaines nanoparticules à l'aide d'un laser de faible puissance, un développement qui, selon eux, ouvre la porte à une vague de nouvelles technologies dans les soins de santé, informatique et conception automobile.

Un article sur la recherche apparaît dans l'édition en ligne anticipée de cette semaine de Nature Nanotechnologie .

Vijay Krishna, Nathanaël Stevens, Ben Koopman et Brij Moudgil disent qu'ils ont utilisé des lasers pas beaucoup plus intenses que ceux trouvés dans les pointeurs laser pour s'allumer, chauffer ou enflammer des molécules de carbone fabriquées, connu sous le nom de fullerènes, dont les formes ressemblant à des ballons de football avaient été déformées de certaines manières. Ils ont déclaré que la découverte suggère une vingtaine de nouvelles applications importantes pour ces molécules dites « fullerènes fonctionnalisées » déjà en cours de développement pour un large éventail d'industries et de produits commerciaux et médicaux.

"La beauté de ceci est qu'il ne nécessite qu'un laser de très faible intensité, " dit Moudgil, professeur de science et d'ingénierie des matériaux et directeur du Particle Engineering Research Center de l'école d'ingénieurs, où la recherche a été menée.

Les chercheurs ont utilisé des lasers d'une puissance de l'ordre de 500 milliwatts. Bien que faible par rapport aux normes laser, les chercheurs pensent que les lasers ont suffisamment d'énergie pour initier le déroulement ou l'effilochage des fullerènes modifiés ou fonctionnalisés. Ce processus, ils croient, libère rapidement l'énergie stockée lorsque les molécules prennent leurs formes inhabituelles, provoquant la lumière, la chaleur ou la combustion dans des conditions différentes.

Les Nature Nanotechnologie Le document indique que les chercheurs ont testé la technique dans trois applications possibles.

En premier, ils ont infusé des cellules cancéreuses dans un laboratoire avec une variété de fullerènes fonctionnalisés connus pour être biologiquement sûrs appelés fullerènes polyhydroxylés. Ils ont ensuite utilisé le laser pour chauffer les fullerènes, détruire les cellules cancéreuses de l'intérieur.

"Cela a causé du stress dans les cellules, et puis après 10 secondes, nous voyons juste les cellules éclater, " dit Krishna, un associé postdoctoral au Particle Engineering Research Center.

Il a déclaré que la découverte suggère que les médecins pourraient doser les patients avec les polyhdroxy fullerènes, identifier la localisation des cancers, puis les traiter à l'aide de lasers de faible puissance, laissant les autres tissus sains et saufs. Une autre application serait d'imager les emplacements des tumeurs ou d'autres zones d'intérêt dans le corps en utilisant la capacité des fullerènes à s'éclairer.

L'article rapporte également que les chercheurs ont utilisé des fullerènes pour enflammer une petite charge explosive. Le laser faible contenait beaucoup moins d'énergie que les initiateurs d'explosifs électriques standard, les chercheurs ont dit, encore allumé un type de fullerènes fonctionnalisés appelés carboxy fullerènes. Cet événement a déclenché à son tour des explosifs relativement puissants utilisés dans les détonateurs traditionnels.

Exploitation minière, les équipes de creusement ou de démolition acheminent actuellement des lignes électriques vers des explosifs, un processus long et coûteux pour les explosifs à distance. L'expérience suggère que les équipages pourraient utiliser des détonateurs armés de fullerènes et simplement pointer un laser pour les déclencher.

"Les bouchons d'éclatement traditionnels nécessitent beaucoup d'énergie pour s'enflammer - ils utilisent un filament de tungstène chaud, " dit Nathanaël Stevens, un associé postdoctoral au Particle Engineering Research Center. "Donc, c'est intéressant que nous puissions le faire avec juste un laser de faible puissance."

Les chercheurs ont enduit du papier de polyhyroxy fullerènes, puis a utilisé un laser à ultra haute résolution pour écrire une version miniature des lettres « UF ». La démonstration suggère que la technique pourrait être utilisée pour de nombreuses applications qui nécessitent des précis, lithographie. Moudgil a déclaré que les chercheurs avaient développé une application prometteuse impliquant la création de motifs complexes sur des puces informatiques.

Bien que cela ne soit pas abordé dans le document, d'autres applications potentielles incluent l'infusion de fullerènes dans l'essence, puis les allumer avec des lasers plutôt que des bougies d'allumage traditionnelles dans les moteurs de voiture, dit Moudgil. Parce que le processus est susceptible de brûler plus d'essence entrant dans les cylindres, cela pourrait rendre les voitures plus efficaces et moins polluantes.

Les chercheurs ont identifié plus d'une douzaine d'applications potentielles et déposé plusieurs brevets. L'article de Nature Nanotechnology de cette semaine est la première publication scientifique sur la découverte et la nouvelle technique.