Michael Blades secoue une petite bouteille de liquide et regarde de minuscules points noirs tourbillonner autour. Chaque point représente un amas de millions de nanotubes de carbone (CNT).

Les NTC sont des feuilles de graphène laminées, l'une des formes du carbone. Ils ne mesurent que 1 ou 2 nanomètres de diamètre (1 nm équivaut à un milliardième de mètre), ils varient en longueur de 100nm à plusieurs centimètres, et ils viennent dans une variété de structures.

Les NTC ont de nombreuses optiques uniques, propriétés électriques et mécaniques qui les rendent utiles en biologie, applications environnementales et autres.

Mais leur taille les rend difficiles à détecter, examiner et manipuler.

Lames, une double majeure ingénierie électrique et physique senior, a travaillé sur ce problème l'été dernier dans le cadre d'un stage de recherche avec l'Initiative environnementale de Lehigh. Il poursuit son étude des CNT cet automne avec Slava Rotkin, professeur agrégé de physique.

« Les nanotubes de carbone doivent être positionnés avec précision pour fonctionner correctement, " dit Lames. « Le problème, c'est non seulement les nanotubes sont très petits, ils sont également très peu coopératifs.

A la recherche de la bonne source de lumière

Avant que les NTC puissent être étudiés, les grappes doivent être séparées afin que les tubes individuels puissent être observés. Puis, la lumière est dirigée vers eux. Un tube révèle sa présence en subissant une photoluminescence et en "brillant".

Dans son stage, Blades a été chargé d'assembler un microscope optique à épifluorescence capable de visualiser les NTC.

Il a d'abord essayé une lampe halogène comme source lumineuse.

« Quand vous avez une source de lumière, l'image du filament est superposée à votre échantillon, " dit Lames. "Le motif en nid d'abeille infrarouge lumineux que la lampe a émis était trop gênant pour trouver des nanotubes relativement faibles."

Prochain, il est passé à un laser vert, ce qui a amené les nanotubes à émettre de la lumière dans l'infrarouge.

La lumière infrarouge n'est pas visible à l'œil nu, Alors Blades s'est tourné vers un appareil photo numérique, qui a un dispositif à couplage de charge avec une sensibilité à la longueur d'onde supérieure à celle de l'œil humain.

Retirer le filtre infrarouge d'une webcam, il l'a dirigé vers des billes qui avaient été colorées avec un colorant fluorescent infrarouge. Il était sur la bonne voie :les perles étaient visibles.

Mais quand il a utilisé la webcam pour voir la lueur fluorescente des CNT, cela n'a pas fonctionné car la portée des capteurs infrarouges était insuffisante.

Un nouveau rôle pour un vieil appareil photo

La solution s'est avérée être à la maison.

« J'avais cette vieille caméra vidéo [Sony] avec un mode infrarouge appelé« photo de nuit », ’ », dit Blades. "Il a une portée qui s'étend 200 nm plus loin dans l'infrarouge qu'une caméra normale."

Après avoir testé la caméra au microscope, il a vu la fluorescence des CNT "sans aucun doute".

Mais il y a encore des défis.

« Beaucoup de choses deviennent fluorescentes lorsque vous les éclairez avec une lumière intense, " dit Lames, y compris la poussière et même la platine du microscope sur laquelle les échantillons sont placés. Les vibrations peuvent faire trembler la scène, déplacer l'échantillon. Aussi, la source lumineuse apparaît plus faible avec certaines solutions. Les lames ne peuvent pas encore identifier les tubes individuels, mais il travaille à éliminer les variables.

Rotkin félicite Blades pour sa créativité.

« Michael est extrêmement inventif, " dit-il. « Il y avait des obstacles, mais il les a entourés de solutions inhabituelles.

"C'est très amusant de faire ça, " dit Lames. « J'aime me salir les mains. »