(Phys.org)—Les nanoparticules de carbone luminescentes à base de carbone présentent des propriétés optiques avantageuses. Ils sont également biocompatibles, et donc mieux adaptés aux procédures d'imagerie dans les biosciences que les points quantiques semi-conducteurs à base de métal. Divers procédés ont ainsi été développés pour fabriquer ces objets miniatures appelés points de carbone ou points C. Des chercheurs chinois ont maintenant introduit une nouvelle méthode dans la revue Angewandte Chemie , grâce auquel des points C peuvent être produits de manière particulièrement rapide et économique. En outre, ils ont démontré l'utilisation de ces points luminescents comme encre d'imprimante.
Le nouveau procédé est basé sur la pyrolyse induite par plasma. Un plasma est un gaz dont les composants ont été partiellement ou complètement séparés en ions et électrons. Ce plasma est hautement réactif et énergétique; ses utilisations incluent le soudage au plasma, pour laquelle il sert de source de chaleur. Une équipe dirigée par Su Chen de l'Université de technologie de Nanjing a dirigé un faisceau de plasma spécial sur une petite quantité de jaune d'œuf ou de blanc d'œuf afin de carboniser le matériau. En quelques minutes, ils ont formé des points C avec un rendement d'environ 6 %.
Les points C obtenus à partir du jaune d'œuf ont une structure cristalline et un diamètre d'environ 2,2 nm; ceux du blanc d'œuf sont amorphes et mesurent environ 3,4 nm. Ils contiennent principalement des structures graphitiques. Les atomes d'oxygène et d'azote sont également liés à la surface de diverses manières, permettant une bonne solubilité dans une large gamme de solvants aqueux et organiques. Les points C ne sont pas sensibles aux acides ou aux bases. Sous lumière UV, ils émettent une fluorescence bleu vif. On présume que la luminescence provient de défauts de surface passivés qui « piègent » la lumière UV excitatrice comme les antennes.
Les chercheurs ont pu suivre le processus pyrolytique au moyen d'analyses thermogravimétriques et de spectroscopie IR :il comprend le déroulement et la décomposition de protéines ainsi que diverses réactions chimiques. Vers la fin, principalement du dioxyde de carbone, ammoniac, et de l'eau sont libérées. "Ce processus ne se limite pas aux œufs, " explique Chen, "il fonctionne avec de nombreuses sources naturelles de carbone peu coûteuses, y compris les sucres."
Les scientifiques ont fabriqué des encres basées sur les points C luminescents et des motifs lumineux imprimés sur une variété de surfaces par des procédés d'impression à jet d'encre et par sérigraphie. L'ajout de petites quantités de colorants organiques ou de points quantiques semi-conducteurs permet de faire varier la couleur de l'encre. "De telles encres fluorescentes peuvent être utiles dans des applications optoélectroniques, " dit Chen, "par exemple dans les applications d'étiquetage infalsifiable et de capteurs optoélectroniques."
