(Phys.org) - Une équipe de chercheurs du National Institute of Standards and Technology (NIST) a montré qu'en rapprochant les nanoparticules d'or des points et en utilisant un modèle d'ADN pour contrôler les distances, l'intensité de la fluorescence d'une boîte quantique peut être augmentée ou diminuée de manière prévisible. Cette percée ouvre une voie potentielle à l'utilisation des points quantiques comme composant dans de meilleurs photodétecteurs, capteurs chimiques et lasers nanométriques.

Quiconque a essayé de régler une radio sait que déplacer ses mains vers ou loin de l'antenne peut améliorer ou ruiner la réception. Bien que les raisons soient bien comprises, contrôler cet effet étrange est difficile, même avec une technologie radio centenaire. De la même manière, les chercheurs en nanotechnologie ont été frustrés d'essayer de contrôler la lumière émise par les points quantiques, qui s'éclaircissent ou s'atténuent avec la proximité d'autres particules.

L'équipe du NIST a développé des moyens de placer avec précision et précision différents types de nanoparticules les unes à côté des autres et de mesurer le comportement des constructions nanométriques résultantes. Étant donné que les inventions à base de nanoparticules peuvent nécessiter plusieurs types de particules pour fonctionner ensemble, il est crucial de disposer de méthodes fiables pour les assembler et comprendre comment ils interagissent.

Les chercheurs ont examiné deux types de nanoparticules, points quantiques, qui brillent d'une lumière fluorescente lorsqu'ils sont allumés, et des nanoparticules d'or, qui sont connus depuis longtemps pour augmenter l'intensité de la lumière autour d'eux. Les deux pourraient travailler ensemble pour fabriquer des capteurs à l'échelle nanométrique construits à l'aide de rectangles de brins d'ADN tissés, formé à l'aide d'une technique appelée "Origami ADN".

Ces rectangles d'ADN peuvent être conçus pour capturer différents types de nanoparticules à des emplacements spécifiques avec une précision d'environ un nanomètre. De minuscules changements dans la distance entre un point quantique et une nanoparticule d'or à proximité l'un de l'autre sur le rectangle font briller le point quantique plus ou moins brillamment lorsqu'il s'éloigne ou se rapproche de l'or. Parce que ces petits mouvements peuvent être facilement détectés en suivant les changements de luminosité du point quantique, ils peuvent être utilisés pour révéler, par exemple, la présence d'un produit chimique particulier qui est sélectivement attaché au rectangle d'ADN. Cependant, le faire fonctionner correctement est compliqué, dit Alex Liddle du NIST.

"Une boîte quantique est très sensible à la distance qui la sépare de l'or, ainsi que la taille, nombre et disposition des particules d'or, " dit Liddle, un scientifique du NIST Center for Nanoscale Science and Technology. "Ces facteurs peuvent augmenter sa fluorescence, masquez-le ou modifiez la durée de son éclat. Nous voulions un moyen de mesurer ces effets, ce qui n'avait jamais été fait auparavant."

Liddle et ses collègues ont fait plusieurs groupes de rectangles d'ADN, chacun avec une configuration différente de points quantiques et de particules d'or dans une solution. En utilisant un laser comme projecteur, l'équipe a pu suivre le mouvement de rectangles d'ADN individuels dans le liquide, et pourrait également détecter des changements dans la durée de vie fluorescente des points quantiques lorsqu'ils étaient proches de particules d'or de différentes tailles. Ils ont également montré qu'ils pouvaient prédire exactement la durée de vie de la fluorescence de la boîte quantique en fonction de la taille des nanoparticules d'or à proximité.

Alors que leur technique de suivi prenait beaucoup de temps, Liddle dit que la force de leurs résultats leur permettra de concevoir les points pour avoir une durée de vie souhaitée spécifique. De plus, le succès de leur méthode de suivi pourrait conduire à de meilleures méthodes de mesure.

"Nos principaux objectifs pour l'avenir, " conclut-il, "sont de construire de meilleurs capteurs à l'échelle nanométrique en utilisant cette approche et de développer la métrologie nécessaire pour mesurer leurs performances."