Des chercheurs de l'Université de technologie Chalmers et de l'Université technique du Danemark ont ​​développé une méthode qui permet de cartographier les réponses individuelles des nanoparticules dans différentes situations et contextes. Les résultats ouvrent la voie à de meilleurs nanomatériaux et à des nanotechnologies plus sûres et ont été récemment publiés dans la revue Communication Nature .

À l'avenir, presque toutes les nouvelles technologies seront basées sur la nanotechnologie sous une forme ou une autre. Mais les nanoparticules sont des personnalités capricieuses. Même quand ils se ressemblent de loin, ils sont obstinément individuels lorsque vous zoomez sur chacun d'eux.

Svetlana Alekseeva et Christoph Langhammer à l'Université de technologie Chalmers en Suède, avec des chercheurs de l'Université technique du Danemark, ont découvert pourquoi différentes nanoparticules polycristallines se comportent si distinctement lorsqu'elles entrent en contact avec l'hydrogène. Cette connaissance est essentielle pour développer de meilleurs détecteurs d'hydrogène, qui devraient jouer un rôle important dans la sécurité des voitures à hydrogène.

"Nos expériences ont clairement montré comment la réaction avec l'hydrogène dépend des spécificités de la manière dont les nanoparticules sont construites. Il était surprenant de voir à quel point la corrélation était forte entre les propriétés et la réponse - et à quel point elle pouvait être prédite théoriquement, " dit Svetlana Alekseeva, un post-doctorant au Département de physique de l'Université de technologie Chalmers.

Une nanoparticule d'un certain matériau est composée d'un certain nombre de grains ou de cristaux plus petits. Le nombre de grains et leur disposition sont donc cruciaux pour déterminer comment la particule réagit dans une certaine situation ou avec une certaine substance.

Alekseeva et ses collaborateurs ont produit des cartes - en fait des portraits virtuels - de nanoparticules de palladium individuelles. Les images montrent les grains sous la forme d'un certain nombre de champs qui sont combinés dans une carte. Certaines particules sont constituées d'un grand nombre de grains, d'autres ont moins de grains, et les champs se touchent de différentes manières.

Cette nouvelle méthode de caractérisation des nanoparticules est basée sur une combinaison de microscopie électronique et de microscopie optique. Les mêmes individus sont examinés en utilisant les deux méthodes et il est possible de surveiller leur réponse lorsqu'ils rencontrent d'autres substances. Cela permet donc de cartographier les propriétés matérielles de base des nanoparticules à un niveau individuel, et voyez comment ceux-ci sont en corrélation avec la réponse des particules lorsqu'elles interagissent avec leur environnement.

En conséquence, un éventail presque infini de possibilités s'ouvre pour la poursuite de la recherche et pour le développement de produits et de nanomatériaux à la fois optimisés techniquement et plus sûrs d'un point de vue environnemental et sanitaire.

Les nanoparticules étudiées fonctionnent également comme des capteurs en elles-mêmes. Quand ils sont illuminés, ils révèlent comment ils réagissent avec d'autres substances, tels que divers gaz ou fluides. L'équipe de recherche de Langhammer travaille actuellement sur plusieurs projets dans ce domaine, dont certains relatifs à la détection d'hydrogène.

Mais la connaissance des nanoparticules est nécessaire dans un éventail de domaines différents de la société. Ceux-ci inclus, par exemple, dans les nouveaux appareils électroniques, piles, réservoirs de carburant, convertisseurs catalytiques, textiles et en génie chimique et biotechnologie. Il y a encore beaucoup de choses que nous ignorons sur la façon dont ces petites particules fonctionnent ou viendront nous affecter ainsi que l'environnement à long terme.

« Les nanotechnologies se développent rapidement dans le monde, mais jusqu'à présent, la recherche sur la nanosécurité ne se déroule pas au même rythme. Il faut donc bien mieux appréhender les risques et ce qui distingue une nanoparticule dangereuse d'une non dangereuse, " dit Christoph Langhammer, Professeur agrégé au Département de physique, à Chalmers.

"Notre travail indique que tout n'est pas ce qu'il semble - ce sont les détails qui sont cruciaux. Pour comprendre si et pourquoi les nanoparticules sont dangereuses pour l'homme, animaux ou nature, nous devons également les examiner individuellement. Notre nouvelle méthode nous permet maintenant de le faire."