En utilisant une combinaison astucieuse de nanotechnologie et de chimie de base, Les chercheurs de Sandia National Laboratories ont encouragé les nanoparticules d'or à s'auto-assembler en supercristaux inhabituellement gros qui pourraient améliorer considérablement la sensibilité de détection des produits chimiques dans les explosifs ou les médicaments.

"Nos supercristaux ont une plus grande capacité de détection que les instruments de spectroscopie classiques actuellement utilisés, tout comme le nez d'un chien a plus de capacités de détection que celui d'un humain, ", a déclaré Hongyou Fan, chercheur principal de Sandia.

D'autres chercheurs ont précédemment signalé la formation de supercristaux d'or, mais seulement dans la gamme du micron, trop petit pour la production commerciale, dit Fan, dont les supercristaux submillimétriques sont facilement manipulables avec les outils industriels du macromonde.

Les capteurs de paillasse, récemment signalé dans Communication Nature , sont également étonnamment bon marché, dit Fan. "Les supercristaux sont construits en or, mais seulement un peu." Il faut 0,012 gramme d'or pour former un capteur, pour un coût total des matériaux d'environ 50 cents.

Pour former chacun des supercristaux de Sandia, des millions de nanoparticules d'or s'auto-assemblent étroitement en rangées ordonnées. Les particules développent naturellement des facettes - ressemblant à celles taillées dans les diamants par un bijoutier - pour exister au niveau d'énergie le plus bas possible nécessaire pour maintenir l'existence du cristal.

Cristal à facettes 'bay' comme des chiens

Les facettes sont aptes à reconnaître et à transmettre des signaux. Ils "baguent" en groupes comme des chiens, c'est-à-dire émettent un signal fort lorsqu'une fréquence externe prédéterminée est « reniflée ». En effet, lorsqu'une nanoparticule reconnaît une fréquence de bande et la fait résonner, cette énergie passera à d'autres nanoparticules, couplée par la proximité et le champ électromagnétique local. Les nanoparticules alertées augmentent la réponse dans une sorte d'action d'écho, rendant perceptible ce qui, dans des capteurs moins vifs, peut être passé inaperçu.

La formation initiale des cristaux consiste à disperser des particules d'or d'environ 5 nanomètres de diamètre dans un « bon » solvant, toluène. Ils sont ensuite soumis à un bain dans un solvant "hostile", isopropanol, dont les particules sursaturent et d'où elles sont ensuite éjectées ou précipitées.

Les particules éjectées, réfugiés de la solution, puis cristalliser sous forme de petites graines. La croissance des facettes les rend disponibles pour répondre à une grande variété d'odeurs chimiques entrantes ou de fréquences de bande lumineuse.

Les concentrations appropriées de matériaux et les temps d'immersion des particules sont des facteurs importants dans la création de gros cristaux. Le processus peut prendre jusqu'à une semaine.