La nanoscience est l'étude de matériaux mesurant à l'échelle d'un milliardième de mètre de longueur. Si « minuscule » est la nature même de ce domaine scientifique, la nanoscience est une force énorme derrière la technologie et la communication modernes, avec des promesses dans bien d'autres domaines. Quiconque utilise un téléphone portable ou un ordinateur portable a vu le résultat des scientifiques des matériaux étudiant les mystérieux comportements chimiques à l'échelle nanométrique.

Peng Zhang, professeur au département de chimie de Dalhousie, dirige une équipe de recherche en nanosciences composée d'étudiants de premier cycle et des cycles supérieurs. Publié cette semaine dans la prestigieuse revue scientifique Communication Nature , La découverte de l'équipe de Zhang sur une nouvelle méthodologie pour étudier les structures des nanoparticules fera vibrer les communautés de la science des matériaux et biomédicales.

Le Dr Zhang et son doctorant Daniel Padmos ont examiné des nanoparticules d'or et d'argent, deux matériaux très importants, en particulier dans l'avenir de la biomédecine. A cette taille, l'or et l'argent ont une apparence et un comportement très différents de ceux utilisés pour fabriquer des bagues et des colliers.

"Ce n'est que lorsqu'ils sont très petits qu'ils commencent à montrer de nouvelles propriétés, et ces propriétés peuvent être utilisées dans de nombreuses applications biomédicales différentes, " explique le Dr Zhang, auteur principal de l'étude.

Nanoor, par exemple, possède des propriétés optiques incroyables qui lui permettent d'absorber très bien l'énergie lumineuse. Actuellement uniquement testé sur des souris, des scientifiques biomédicaux ont développé des médicaments avec du nanogold pour cibler les tumeurs malignes. Le nanogold attire la lumière émise par les thérapies au laser et réchauffe la masse cancéreuse, aider à détruire la tumeur. D'autre part, Le nanoargent pourrait avoir des applications potentielles dans la lutte contre les maladies bactériennes.

Découvrir la forme

La forme de la surface des nanoparticules est déterminante, parce que des formes différentes conduisent à des propriétés différentes et que des propriétés différentes conduisent à des comportements différents. Pour mieux comprendre les applications potentielles du nanoor et du nanoargent à long terme, les scientifiques doivent d'abord en savoir beaucoup plus sur leur structure de surface. Mais, la matière à l'échelle nanométrique est difficile à observer.

"Ces nanoparticules sont très difficiles à étudier, " explique le Dr Zhang, soulignant que les techniques ordinaires comme les microscopes électroniques ne fournissent pas la quantité de détails nécessaires pour comprendre ce qui se passe à la surface des nanomatériaux.

"Nous avons utilisé des techniques assez puissantes pour découvrir cette structure de surface pour la première fois, " a déclaré le Dr Zhang.

Dr Zhang, Padmos et leurs collaborateurs de l'Université Northwestern et de l'Université de Californie, Riverside a combiné un puissant rayon X provenant d'une installation synchrotron de la taille d'un mile avec une modélisation informatique basée sur la théorie fonctionnelle de la densité. En faisant cela, l'équipe a pu étudier de manière approfondie la surface d'une nanoparticule. Dans leur système de nanomatériaux composé principalement d'or, argent et chlorure, ils ont même découvert plus sur la façon dont le chlorure interagit avec le nanoor et le nanoargent, les garder stables.

"C'est un peu comme cuisiner, " explique le Dr Zhang. " Vous ajoutez un tas d'ingrédients, mais vous devez savoir comment ils vont ensemble. [Les spécialistes des matériaux] savent que le chlorure est important, mais nous ne savions pas comment il restait à la surface du nanoor et du nanoargent. Notre équipe a découvert comment, au niveau atomique."

Un peu plus près

La méthodologie de l'équipe de recherche Dal peut désormais être utilisée pour étudier d'autres nanomatériaux, élargir davantage les connaissances dans la recherche en nanosciences et concevoir les éléments constitutifs des découvertes révolutionnaires dans les applications biomédicales.

« Cette expérience renforce mon intérêt pour ce type de recherche, " dit Padmos. À l'avenir, il prévoit de s'appuyer sur cette recherche pour développer de nouveaux systèmes de nanomatériaux fonctionnels et tester leur potentiel biomédical.