Si vous deviez regarder un nanotube de carbone à l'œil nu, vous ne verriez pas beaucoup plus que de la poudre noire, mais maintenant, une équipe de scientifiques financés par l'UE a développé une nouvelle façon de rendre plus visibles ces blocs de construction nanotechnologiques polyvalents.

Les nanotubes de carbone sont des structures qui ressemblent à de nombreux hexagones en forme de nid d'abeilles tous enroulés dans un tube cylindrique sans soudure. Il est difficile de leur faire émettre de la lumière car ce sont d'excellents conducteurs électriques et captent l'énergie d'autres espèces chimiques luminescentes placées à proximité.

Pourtant, à présent, l'équipe paneuropéenne a trouvé des moyens d'utiliser la surface relativement élevée des nanotubes de carbone, ce qui permet de nombreuses autres molécules, y compris ceux capables d'émettre de la lumière, de s'y attacher. Ces molécules prennent la forme de produits chimiques capables d'afficher une lumière rouge.

Dans le cadre d'un projet européen, chercheurs belges, La France, Allemagne, Hongrie, L'Italie et la Pologne préparent et caractérisent des matériaux luminescents dans lesquels des luminophores organiques et inorganiques conçus de manière appropriée sont encapsulés dans des nano-conteneurs (c'est-à-dire des nanotubes de carbone et des cages de coordination) dans lesquels ils peuvent préserver et même améliorer leur rendement d'émission.

L'objectif ultime du projet est de créer une bibliothèque de modules luminescents émettant dans toute la région VIS-NIR pour produire des matériaux hybrides fonctionnels supérieurs. L'accordabilité de la couleur d'émission est définie par l'invité émetteur, tandis que la polyvalence dans l'application finale est contrôlée via une fonctionnalisation chimique sur mesure de l'hôte.

« Nous participons au projet en tant que groupe de recherche spécialisé dans les études sur les composés des lanthanides. Nous avons décidé d'associer leurs hautes propriétés luminescentes aux excellentes caractéristiques mécaniques et électriques des nanotubes, " déclare le professeur Marek Pietraszkiewicz de l'Institut de chimie physique de Varsovie de l'Académie polonaise des sciences (IPC PAS), l'un des partenaires du consortium FINELUMEN.

Cependant, l'équipe a découvert qu'il ne s'agissait pas simplement d'un simple collage sur ces molécules électroluminescentes, comme l'explique la chercheuse Valentina Utochnikova de l'IPC PAS :
"La fixation de complexes électroluminescents directement sur le nanotube est, cependant, pas favorable, car ce dernier, comme absorbeur noir, éteindrait fortement la luminescence."

Pour lutter contre cette absorption lumineuse indésirable, l'équipe a d'abord soumis les nanotubes de carbone à une réaction thermique à 140 à 160 degrés Celsius dans une solution de liquide ionique modifié avec une fonction azido terminale. La réaction donne des nanotubes recouverts de molécules agissant comme des ancres-liens. D'un côté, les ancres sont fixées à la surface du nanotube, et d'autre part ils peuvent attacher des molécules capables d'afficher la lumière visible. La borne libre de chaque lien porte une charge positive.

Les nanotubes ainsi préparés sont ensuite transférés dans une autre solution contenant un complexe de lanthanide chargé négativement -- tetrakis-(4, 4, 4-trifluoro-1-(2-naphtyl-1, 3-butanedionato)europium.

"Les composés de lanthanides contiennent des éléments du groupe VI du tableau périodique et sont très attractifs pour la photonique, car ils se caractérisent par un rendement quantique de luminescence élevé et une grande pureté de couleur de la lumière émise, " commente Valentina Utochnikova.

Après dissolution en solution, les complexes d'europium chargés négativement sont spontanément capturés par les bornes libres chargées positivement des ancres attachées aux nanotubes en raison de l'interaction électrostatique. Ensuite, chaque nanotube est durablement revêtu de molécules capables d'émettre de la lumière visible. Une fois la réaction terminée, les nanotubes modifiés sont ensuite lavés et séchés.

Le résultat final est une poudre de suie qui, lorsqu'elle est exposée au rayonnement UV, émet de la lumière rouge grâce aux complexes de lanthanides ancrés dans les nanotubes de carbone.

En rendant ces matériaux aussi polyvalents que possible, il existe un potentiel énorme pour leur utilisation accrue en bio-imagerie, dispositifs et capteurs optoélectroniques.