Des chercheurs de l'Université de Toronto se sont inspirés de l'appareil photosynthétique des plantes pour concevoir une nouvelle génération de nanomatériaux qui contrôlent et dirigent l'énergie absorbée par la lumière.

Leurs conclusions sont publiées dans un prochain numéro de Nanotechnologie naturelle, qui sortira le 10 juillet, 2011.

Les chercheurs de l'U de T, dirigé par les professeurs Shana Kelley et Ted Sargent, rapportent la construction de ce qu'ils appellent des « molécules artificielles ».

« Depuis de nombreuses années, les nanotechnologues sont captivés par les points quantiques, des particules de semi-conducteur capables d'absorber et d'émettre efficacement de la lumière, et à des longueurs d'onde personnalisées, " a expliqué le co-auteur Kelley, professeur à la Faculté de pharmacie Leslie Dan, le Département de biochimie de la Faculté de médecine, et le Département de chimie de la Faculté des arts et des sciences. « Ce qui manquait à la communauté – jusqu'à présent – ​​c'est une stratégie pour construire des structures d'ordre supérieur, ou complexes, parmi plusieurs types différents de points quantiques. Cette découverte comble cette lacune."

L'équipe a combiné son expertise en ADN et en semi-conducteurs pour inventer une stratégie généralisée pour lier certaines classes de nanoparticules entre elles.

« Le mérite de ce résultat remarquable revient en fait à l'ADN :son haut degré de spécificité - sa volonté de se lier uniquement à une séquence complémentaire - nous a permis de construire de manière rationnelle, concepteur de structures en nanomatériaux, " dit Sargent, professeur au département de génie électrique et informatique Edward S. Rogers Sr. de l'Université de Toronto, qui est également titulaire de la Chaire de recherche du Canada en nanotechnologie. "Ce qui est étonnant, c'est que nos antennes se sont construites d'elles-mêmes - nous avons recouvert différentes classes de nanoparticules avec des séquences d'ADN sélectionnées, réuni les différentes familles dans un même bécher, et la nature a suivi son cours. Le résultat est un magnifique nouvel ensemble de matériaux auto-assemblés aux propriétés passionnantes."

Les antennes traditionnelles augmentent la quantité d'onde électromagnétique - telle qu'une fréquence radio - qui est absorbée, puis canaliser cette énergie vers un circuit. Les nanoantennes de l'U de T ont plutôt augmenté la quantité de lumière absorbée et l'ont canalisée vers un seul site au sein de leurs complexes de type molécule. Ce concept est déjà utilisé dans la nature dans les antennes de récolte de lumière, constituants des feuilles qui rendent la photosynthèse efficace. "Comme les antennes des radios et des téléphones portables, nos complexes capturaient l'énergie dispersée et la concentraient à un endroit souhaité. Comme les antennes de récolte de lumière dans les feuilles d'un arbre, nos complexes le font en utilisant les longueurs d'onde trouvées dans la lumière du soleil, " expliqua Sargent.

« Les professeurs Kelley et Sargent ont inventé une nouvelle classe de matériaux aux propriétés entièrement nouvelles. Leur perspicacité et leurs recherches novatrices démontrent pourquoi l'Université de Toronto est leader dans le domaine de la nanotechnologie, " a déclaré le professeur Henry Mann, Doyen de la Faculté de pharmacie Leslie Dan.

"C'est un travail formidable qui démontre notre capacité croissante à assembler des structures précises, pour adapter leurs propriétés, et d'intégrer la capacité de contrôler ces propriétés à l'aide de stimuli externes, " a noté Paul S. Weiss, Chaire Fred Kavli en sciences des nanosystèmes à l'UCLA et directeur du California NanoSystems Institute.

Kelley a expliqué que le concept publié dans l'article de Nature Nanotechnology d'aujourd'hui est un concept large qui va au-delà des seules antennes lumineuses.

"Ce que ce travail montre, c'est que notre capacité à manipuler des matériaux à l'échelle nanométrique n'est limitée que par l'imagination humaine. Si les points quantiques semi-conducteurs sont des atomes artificiels, Ensuite, nous avons synthétisé rationnellement des molécules artificielles à partir de ces blocs de construction polyvalents. »