(PhysOrg.com) -- De nombreux processus physiques et chimiques nécessaires à la biologie et à la chimie se produisent à l'interface de l'eau et des surfaces solides. Des chercheurs du Laboratoire national de Los Alamos publiant dans Nature Nanotechnology ont maintenant montré que les nanotubes de carbone semi-conducteurs - des cylindres électroluminescents de carbone pur - ont le potentiel de détecter et de suivre des molécules uniques dans l'eau.

En utilisant l'imagerie microscopique à haute vitesse, ils ont découvert que les nanotubes pouvaient à la fois détecter et suivre le mouvement de molécules individuelles lorsqu'elles bombardaient la surface à l'interface de l'eau. Les techniques traditionnelles pour étudier les molécules sur les surfaces ne peuvent pas être utilisées dans l'eau car l'étude nécessite des atmosphères à basse pression comme on en trouve dans l'espace. L'équipe espère que leur travail mènera à des travaux pratiques, à base de nanotubes, détecteurs de molécules uniques dans des environnements biologiques et chimiques aqueux.

Le mouvement moléculaire et l'attachement aux surfaces sont importants pour la conduite de la chimie qui va de la production d'ammoniac sur le métal à l'oxydation enzymatique du glucose. La fixation s'effectue par un mouvement sporadique suivi d'une collision avec la surface à laquelle se colle la molécule. Les molécules peuvent alors se déplacer le long de la surface où elles peuvent entrer en collision avec d'autres molécules et subir des réactions chimiques.

Dans les expériences traditionnelles de « science des surfaces », ces processus sont imagés dans un vide où d'autres espèces moléculaires de l'air ne peuvent pas brouiller l'image. Dans des solutions telles que l'eau, il n'y a aucun moyen de le faire directement. Par conséquent, les chercheurs ont recherché un matériau pouvant être utilisé dans l'eau pour détecter des molécules individuelles pour des applications en science des surfaces.

Inspirée par ce défi, une équipe de scientifiques de Los Alamos (Jared Crochet, Juan Duque, Jim Werner, et Steve Doorn) au Center for Integrated Nanotechnologies du LANL ont exploré l'utilisation de nanotubes de carbone électroluminescents comme détecteurs. Avec des techniques développées par d'autres, l'équipe a utilisé du savon et de l'eau pour stabiliser les nanotubes où ils pouvaient être imagés directement avec une caméra vidéo à haute vitesse. Lorsqu'ils sont éclairés par une lumière laser, ces tubes brillent de mille feux, comme de longs bâtons lumineux.

Lorsque les nanotubes incandescents sont exposés dans l'eau à différents produits chimiques, les chercheurs ont vu que certains points du tube s'assombriraient brièvement lorsque les molécules bombardaient la surface. Cela leur a permis de déterminer l'efficacité avec laquelle certaines molécules adhéreraient à la surface. Les chercheurs ont également pu suivre le mouvement des molécules lorsqu'elles se déplaçaient le long de la surface. L'équipe examine maintenant comment se déroulent les réactions chimiques sur les surfaces des nanotubes afin de mieux comprendre la chimie à l'interface de l'eau pour des applications biologiques et chimiques.