Des chercheurs australiens de l'Université d'Adélaïde ont développé une méthode pour intégrer des nanoparticules émettrices de lumière dans le verre sans perdre aucune de leurs propriétés uniques – une étape majeure vers des applications de « verre intelligent » telles que les écrans d'affichage 3D ou les capteurs de rayonnement à distance.

Ce nouveau "verre hybride" combine avec succès les propriétés de ces nanoparticules luminescentes (ou électroluminescentes) spéciales avec les aspects bien connus du verre, tels que la transparence et la capacité à être transformés en diverses formes, y compris des fibres optiques très fines.

La recherche, en collaboration avec l'Université Macquarie et l'Université de Melbourne, a été publié en ligne dans la revue Matériaux optiques avancés .

"Ces nouvelles nanoparticules luminescentes, appelées nanoparticules de conversion ascendante, sont devenus des candidats prometteurs pour toute une série d'applications de très haute technologie telles que la détection biologique, imagerie biomédicale et affichages volumétriques 3D, " déclare l'auteur principal, le Dr Tim Zhao, de l'École des sciences physiques et de l'Institut de photonique et de détection avancée (IPAS) de l'Université d'Adélaïde.

"En intégrant ces nanoparticules dans le verre, qui est généralement inerte, ouvre des possibilités passionnantes pour de nouveaux matériaux et dispositifs hybrides qui peuvent tirer parti des propriétés des nanoparticules d'une manière que nous n'avons pas pu faire auparavant. Par exemple, les neuroscientifiques utilisent actuellement un colorant injecté dans le cerveau et des lasers pour pouvoir guider une pipette en verre vers le site qui les intéresse. Si des nanoparticules fluorescentes étaient incrustées dans les pipettes en verre, la luminescence unique du verre hybride pourrait agir comme une torche pour guider la pipette directement vers les neurones individuels d'intérêt."

Bien que cette méthode ait été développée avec des nanoparticules de conversion ascendante, les chercheurs pensent que leur nouvelle approche de "dopage direct" peut être généralisée à d'autres nanoparticules avec une photonique intéressante, propriétés électroniques et magnétiques. Il y aura de nombreuses applications – en fonction des propriétés de la nanoparticule.

« Si nous infusons du verre avec une nanoparticule sensible aux rayonnements, puis dessinons ce verre hybride dans une fibre, nous pourrions avoir un capteur à distance adapté aux installations nucléaires, " dit le Dr Zhao.

À ce jour, la méthode utilisée pour intégrer les nanoparticules de conversion ascendante dans le verre repose sur la croissance in situ des nanoparticules dans le verre.

"Nous avons vu des progrès remarquables dans ce domaine mais le contrôle sur les nanoparticules et les compositions de verre a été limité, restreindre le développement de nombreuses applications proposées, " déclare le chef de projet, le professeur Heike Ebendorff-Heideprem, Directeur adjoint de l'IPAS.

"Avec notre nouvelle méthode de dopage direct, qui consiste à synthétiser séparément les nanoparticules et le verre puis à les combiner dans les bonnes conditions, nous avons pu garder les nanoparticules intactes et bien dispersées dans le verre. Les nanoparticules restent fonctionnelles et la transparence du verre est toujours très proche de sa qualité d'origine. Nous nous dirigeons vers un tout nouveau monde de verre et d'appareils hybrides pour les technologies basées sur la lumière."