Des chercheurs de l'Université McGill ont découvert une nouvelle façon d'assembler des matériaux à l'aide d'ultrasons. Les ultrasons – un son si fort qu'il ne peut pas être entendu – sont normalement utilisés pour briser les particules dans l'eau. Dans une étude récente, l'équipe de chercheurs, dirigé par le professeur de McGill Jake Barralet, des facultés de médecine dentaire et de médecine, ont découvert que si les particules étaient recouvertes de phosphate, ils pourraient à la place se lier en agglomérats solides, environ la taille des grains de sable. Leurs résultats sont publiés dans la revue Matériaux avancés .
Les nanoparticules sont extrêmement utiles mais sont difficiles à contenir car elles sont invisibles et se transportent facilement dans l'air. Ils peuvent également entrer facilement dans le corps, créant une préoccupation pour la sécurité des travailleurs industriels et du public. Une nouvelle méthode pour coller des nanoparticules les unes aux autres dans quelque chose que vous pouvez manipuler en toute sécurité avec vos doigts, sans changer leurs propriétés utiles, pourrait avoir des implications pour une gamme d'applications quotidiennes.
"L'utilisation des ultrasons est un procédé très doux et peu énergivore par rapport aux fours traditionnels et au soudage, Ainsi, même les médicaments actifs et les enzymes peuvent facilement être intégrés dans des supports pour fabriquer de nouveaux matériaux hybrides, " dit le Pr Barralet, chercheur principal de l'étude et directeur de recherche au Département de chirurgie de l'Institut de recherche du Centre universitaire de santé McGill (IR-CUSM).
L'échographie induit des bulles de courte durée (appelées cavitation) qui créent, pendant une fraction de microseconde, quand ils s'effondrent, « points chauds » de milliers de degrés. Parce que cette formation de bulles est un processus aléatoire et peu fréquent, les scientifiques ont lutté pour trouver des moyens d'exploiter ce phénomène incroyablement puissant pour assembler des matériaux plutôt que pour les détruire. La clé de la découverte de l'équipe de McGill a été de développer un moyen de localiser la cavitation à la surface des nanoparticules. Cela a conduit à la découverte que leur revêtement de phosphate interagit avec les radicaux instables créés dans ces points chauds et rend les nanoparticules « soudées » ensemble de manière irréversible.
Tout comme un mixologue (serveur de cocktail) secoue des boissons pour créer votre martini préféré, les scientifiques des matériaux peuvent maintenant simplement mélanger des nanoparticules préformées ensemble et les zapper dans le bain à ultrasons pour créer de nouveaux matériaux de microparticules hybrides et entièrement fonctionnels étranges et merveilleux, tels que les catalyseurs céramiques conducteurs, polymères magnétiques, et les métaux chargés de drogue.
"Notre découverte peut aider à atténuer la perte de platine des convertisseurs catalytiques dans les pots d'échappement des voitures, par exemple. La moitié du platine extrait chaque année dans le monde est utilisé pour fabriquer des convertisseurs catalytiques et jusqu'à la moitié de ce platine est perdu dans l'atmosphère pendant la durée de vie de la voiture. Cela résulte de l'absence d'une meilleure méthode - jusqu'à présent - pour lier les nanoparticules de manière robuste et durable tout en maintenant leur activité. »
Le co-auteur de l'étude et ancien étudiant au doctorat de McGill, David Bassett, a aidé à faire la découverte lorsqu'il a repéré quelque chose d'inhabituel au fond de son bain à ultrasons.
"Au lieu de devenir plus petit, ces choses ont grandi et ont continué à grandir. Nous avons remonté de nombreuses impasses et il m'a fallu trois ans pour comprendre ce qui se passait. C'était laborieux, mais maintenant, c'est vraiment satisfaisant d'avoir enfin une prise en main."
