La société moderne travaille plus près de l'échelle nanométrique qu'elle ne le pense. Les percées et les avancées dans le développement et la manipulation des nanostructures ont conduit à des progrès technologiques qui non seulement pilotent les dispositifs d'imagerie et de détection, mais rendent également possibles les piliers de la vie moderne tels que les écrans tactiles et les écrans LED haute résolution.

Une nouvelle revue rédigée par des leaders internationaux dans leur domaine, et publié dans La nature , se concentre sur les nanoparticules luminescentes au cœur de nombreuses avancées et les opportunités et défis pour que ces technologies atteignent leur plein potentiel.

Auteur principal, Professeur Dayong Jin, dit qu'en essayant de comprendre comment se comportent les nanoparticules individuelles, les scientifiques posent des questions très fondamentales pour développer des outils qui peuvent être utilisés pour réaliser des percées technologiques dans divers domaines, y compris la médecine personnalisée, cybersécurité et communication quantique.

"Le but de ce domaine est de vraiment comprendre les propriétés de ces atomes artificiels afin que leurs propriétés puissent être contrôlées et adaptées à l'application dont nous avons besoin, ", dit-il. Le professeur Jin est directeur de l'Institut des matériaux et dispositifs biomédicaux (IBMD) de l'Université de technologie de Sydney (UTS) et directeur du Centre de recherche commun UTS-SUStech pour les matériaux et dispositifs biomédicaux.

L'article retrace l'essor des mesures de molécules uniques et les progrès rapides de la microscopie optique qui ont permis de « voir » la fluorescence des photons uniques et, ainsi, la découverte de la photophysique sous-jacente à l'échelle nanométrique. Des points quantiques aux points carbone, des nanodiamants fluorescents et des nanoparticules fabriquées à partir de minéraux obscurs comme la pérovskite, autant d'outils prometteurs pour des applications aussi diverses que l'imagerie, détection de biomarqueurs et stockage de données.

Mais comme les auteurs l'admettent, "plus nous recherchons la perfection dans la conception des nanoparticules, plus les défis deviennent difficiles ».

L'auteur principal, le Dr Jiajia Zhou de l'UTS IBMD, qui se spécialise dans la construction de la spectroscopie optique à particules uniques pour découvrir le comportement le plus imprévisible des nanoparticules, dit qu'il existe une demande pour des nanoparticules plus petites et plus efficaces avec de nouvelles fonctions et caractéristiques souhaitables.

"Surtout pour les applications biomédicales et intracellulaires telles que les sondes moléculaires et les capteurs. Ici, nous ne parlons que de quelques nanomètres où le défi de former des nanoparticules uniformes et de contrôler leur forme, la taille et les propriétés optiques nécessitent de nouvelles connaissances sur la chimie de surface des nanoparticules, par exemple, " elle dit.

Toujours, dans un domaine en évolution très rapide, le potentiel ne semble limité que par l'imagination scientifique et, plus probable, la capacité des disciplines scientifiques et techniques à intégrer les connaissances et les compétences, disent les auteurs.

« Cet article est une vaste enquête et met en évidence la nécessité d'un effort mondial et de ressources en faveur de la recherche fondamentale nécessaire pour continuer à repousser les limites de ce qui est possible à l'échelle nanométrique, afin que la société puisse bénéficier des nombreuses opportunités émergentes, " dit le professeur Jin.

Le professeur Jin imagine un monde où la pince à épiler à l'échelle nanométrique est utilisée pour assembler des dispositifs hybrides à base de nanoparticules et où les signatures biomédicales peuvent être utilisées pour répondre aux questions sur la réponse d'un individu aux thérapies médicamenteuses, le tout à partir d'une goutte de sang.

"Chaque jour, lorsque les gens aiment utiliser les smartphones et les écrans tactiles pour envoyer des messages, et des écrans haute résolution pour visualiser des images et regarder des vidéos, ils pourraient oublier d'où vient cette technologie.

"Ces technologies peuvent ressembler à des projets d'ingénierie, mais elles sont en réalité le résultat de décennies de recherche de scientifiques et d'étudiants travaillant "dans le noir" pour répondre à des questions fondamentales sur le fonctionnement de la nature à la plus petite des échelles, " il a dit.