Des chercheurs de l'ICFO ont mis au point une nouvelle technique de mesure de forces très faibles à l'échelle moléculaire. Grâce à l'utilisation de nanotubes de carbone, ils ont atteint le niveau de sensibilité le plus élevé à ce jour. Ces résultats publiés dans Nature Nanotechnologie ouvrir la porte à l'imagerie par résonance magnétique de molécules individuelles.
Plus résistant que l'acier, les nanotubes de carbone sont l'un des matériaux les plus résistants et les plus durs connus. Leurs propriétés électriques et thermiques impressionnantes en font un matériau extrêmement polyvalent. Creux à l'intérieur et seulement un atome d'épaisseur, ils se prêtent à une grande variété d'utilisations potentielles, des raquettes de tennis et des gilets pare-balles, aux composants électroniques et aux dispositifs de stockage d'énergie. De nouvelles recherches montrent qu'elles pourraient également avoir le potentiel de révolutionner la recherche médicale avec l'imagerie par résonance magnétique de molécules individuelles.
Scientifiques de l'ICFO-Institut des sciences photoniques, en collaboration avec des chercheurs de l'Institut Catalan de Nanotechnologie (ICN2) et de l'Université du Michigan, ont pu mesurer des forces faibles avec une sensibilité 50 fois supérieure à ce qui a été réalisé à ce jour. Cette amélioration significative représente un tournant dans la mesure de forces très faibles et ouvre la porte à l'imagerie par résonance magnétique à l'échelle moléculaire. Dr Adrian Bachtold, qui a commencé cette recherche à l'Institut Catalan de Nanotechnologie avant de transférer son groupe de recherche à ICFO, explique dans un article publié dans Nature Nanotechnologie qu'ils ont pu préparer les nanotubes de carbone à agir comme des sondes qui vibrent avec une intensité proportionnelle à une force électrostatique. Grâce à l'utilisation d'électronique à très faible bruit, le groupe dirigé par Bachtold a pu mesurer l'amplitude de la vibration de ces nanotubes et ainsi deviner l'intensité de la force électrostatique.
"Les nanotubes de carbone sont similaires aux cordes de guitare qui vibrent en réponse à la force appliquée. Cependant, dans le cas de notre expérience, les forces qui provoquent la vibration sont extrêmement faibles, similaire à la force gravitationnelle créée entre deux personnes distantes de 4 500 km", explique Bachtold. Au cours des dix dernières années, les scientifiques n'ont apporté que de modestes améliorations à la sensibilité de la mesure des forces très faibles. Cette nouvelle découverte marque un avant et un après et indique que les nanotubes de carbone jouent un rôle important dans les futures technologies d'IRM de molécules individuelles.
L'imagerie par résonance magnétique conventionnelle enregistre le spin des noyaux atomiques dans tout notre corps qui ont été préalablement excités par un champ électromagnétique externe. Basé sur la réponse globale de tous les atomes, il est possible de suivre et de diagnostiquer l'évolution de certaines maladies. Cependant, cette technique de diagnostic classique a une résolution de quelques millimètres. Les objets plus petits ont un nombre total d'atomes insuffisant pour permettre l'observation des signaux de réponse.
« Les résultats présentés sont très prometteurs pour mesurer la force créée par chaque atome individuel et par conséquent son spin. À l'avenir, cette technique pourrait révolutionner l'imagerie médicale » conclut Bachtold.
