Un nouveau type de nanoparticule ressemblant à l'étoile de David à six branches (Magen David) qui est le symbole sur le drapeau d'Israël a été découvert par des chercheurs de l'Université hébraïque de Jérusalem. La découverte, disent les chercheurs, peut conduire à de nouvelles façons de détecter le glucose dans le diagnostic du diabète ou fournir un catalyseur pour capturer l'énergie du soleil et la transformer en carburant propre.
Leur travail, ils croient en outre, contribue grandement à comprendre comment se forment les nanoparticules hybrides. Les nanoparticules hybrides sont des systèmes qui combinent deux ou plusieurs matériaux différents sur la même particule dans lesquels la combinaison confère une multifonctionnalité à la particule. La découverte des scientifiques de l'Université hébraïque est décrite dans un article publié maintenant en ligne et dans le numéro d'octobre 2010 de la revue Matériaux naturels .
Les nouvelles particules en forme d'étoile de David, avec les tailles 10, 000 fois plus petit que la largeur d'un cheveu humain, ont été découverts par le groupe de recherche d'Uri Banin, le professeur Alfred et Erica Larisch Memorial et le directeur du Harvey M. Kruger Family Center for Nanoscience and Nanotechnology à l'Université hébraïque.
Les chercheurs ont travaillé pour essayer de développer de nouvelles nanoparticules constituées de deux types de matériaux réunis. Jusque là, les scientifiques n'ont eu connaissance que de nanoparticules dans lesquelles un matériau encapsule l'autre (ressemblant à un œuf et un jaune), ou lorsqu'une île d'un matériau se forme sur l'autre (un peu comme la tête d'allumette sur une allumette). Ce n'était pas le cas avec les formes de l'étoile de David.
Dr Janet Macdonald, un stagiaire postdoctoral dans le groupe Banin, travaillé sur la synthèse de nanoparticules associant du sulfure de cuivre, un minéral commun aux propriétés semi-conductrices, et ruthénium, un métal aux propriétés chimico-catalytiques exceptionnelles. Au lieu des îlots de ruthénium attendus sur les particules de germe, ce qu'elle a vu dans les images du microscope électronique étaient des particules avec des motifs rayés surprenants et des formes d'étoile de David.
Ce qui a suivi était la tâche difficile de déterminer la forme tridimensionnelle des particules qui pourraient donner de telles images. Le mystère a pris des mois à résoudre et à confirmer par une analyse minutieuse et avec l'aide du Dr Maya Bar Sadan et du Dr Lothar Houben du Ernst Ruska-Centre for Microscopy and Spectroscopy with Electrons in Juelich, Allemagne.
Les chercheurs ont généré une image tridimensionnelle des minuscules nanoparticules à l'aide d'un puissant microscope électronique et ont découvert que les étoiles de David sont, remarquablement, "nano-cages." Les particules sont de taille nanométrique, cristaux hexagonaux, chacun avec un petit cadre en métal qui les entoure et les enferme comme une cage à oiseau, mais 100 millions de fois plus petit. Parce que la nano-cage est hexagonale, en regardant des photos d'eux d'en haut, ils apparaissent comme des étoiles de David. Personne n'avait jamais vu des nanoparticules hybrides se former avec une telle structure de cage auparavant.
L'exploration des applications possibles des nano étoiles de David vient de commencer, et déjà elles ont montré qu'elles ne sont pas seulement belles; la composition et la forme unique de la cage les rendent utiles. La première application démontrée a été l'utilisation des nano-cages comme capteurs. Les chercheurs ont recouvert une électrode avec les nano-cages de l'étoile de David et ont prouvé qu'il est possible de détecter avec le nouvel appareil des quantités infimes de peroxyde d'hydrogène. Les particules de sulfure de cuivre non mises en cage seules n'étaient pas sensibles, et remarquablement, l'ajout du cadre métallique a multiplié par 200 le signal électrique de détection. La détection du peroxyde est un premier pas vers de nouveaux et meilleurs capteurs pour le glucose, qui a des implications médicales importantes, y compris pour le diagnostic du diabète.
Mais Banin et ses chercheurs ont des aspirations plus larges pour les nano étoiles de David :tester ces matériaux en tant que capteurs pour d'autres applications médicales et environnementales, et explorer s'ils peuvent être utilisés comme photocatalyseurs pour utiliser la lumière du soleil pour fabriquer du « carburant vert ».
