Dirigé par le professeur Ikerbasque Luis Liz-Marzán, des chercheurs du Centre de recherche coopérative en biomatériaux CIC biomaGUNE ont développé un mécanisme par lequel des atomes d'or sont déposés par réduction chimique sur des nanotiges d'or préalablement formées pour produire une structure quasi-hélicoïdale (les particules acquièrent la chiralité). Cette géométrie permet à ces "nanovis" d'interagir avec la lumière polarisée circulairement de manière beaucoup plus efficace que ce qui est réalisé avec tout autre objet connu. Ces propriétés pourraient conduire à la détection de biomolécules de manière très sélective et très sensible. Ce que nous avons ici est un polyvalent, mécanisme reproductible et évolutif pour la fabrication de nanoparticules à forte activité optique chirale. Cette recherche a été publiée dans la prestigieuse revue scientifique Science .

Il existe de nombreux domaines dans lesquels l'interaction entre la lumière et la matière est utilisée pour détecter des substances. Essentiellement, la lumière éclaire le matériau et est absorbée ou réfléchie de manière très vive ou très sélective, en fonction de la taille et de la géométrie de la particule et du type de lumière incidente. Le groupe de recherche dirigé par Luis Liz-Marzán, qui travaille dans le domaine connu sous le nom de nanoplasmonique, utilise des nanoparticules de métaux nobles, comme l'or ou l'argent, "parce que la lumière interagit d'une manière particulière avec des particules de ce type et de cette taille, " a expliqué Liz-Marzán, Directeur scientifique du CIC biomaGUNE. "Dans ce cas, nous avons étudié l'interaction entre ces nanoparticules d'or chirales et la lumière polarisée circulairement."

La lumière n'est normalement pas polarisée, en d'autres termes, les ondes se dilatent dans pratiquement n'importe quelle orientation dans le faisceau de lumière. "Quand il est polarisé, la vague ne va que dans un sens; lorsqu'elle est polarisée circulairement, l'onde tourne, dans le sens des aiguilles d'une montre ou dans le sens inverse, " a ajouté le chercheur. " Les substances chirales ont tendance à absorber la lumière avec une polarisation circulaire spécifique, plutôt que de la lumière polarisée dans la direction opposée."

La chiralité est un phénomène qui se produit à toutes les échelles :un objet chiral ne peut pas se superposer son image miroir; par exemple, une main est l'image miroir de l'autre, ils sont identiques, mais si l'un se superpose à l'autre, la position des doigts ne coïncide pas. La même chose se produit « dans certaines biomolécules; et le fait qu'une molécule ne puisse pas être superposée à son image miroir donne lieu à de nombreux processus biologiques. Par exemple, certaines maladies surviennent en raison de la perte de reconnaissance de l'une des deux formes de la substance chirale responsable d'une action spécifique, " dit Liz-Marzan.

Fabrication tridimensionnelle sur un objet nanométrique

Comme l'expliquait le professeur Ikerbasque, « ce que nous avons fait, c'est chercher un mécanisme pour guider le dépôt d'atomes d'or sur des nanoparticules fabriquées à l'avance sous la forme d'un bâtonnet afin que ces atomes se déposent selon une structure pratiquement hélicoïdale, une sorte de "nanovis". De cette façon, la particule elle-même acquiert une géométrie chirale. Cette nouvelle stratégie est basée sur un mécanisme chimique supramoléculaire, en d'autres termes, sur des structures obtenues grâce à des molécules s'associant entre elles sans former de liaisons chimiques. » Liz-Marzán affirme que « cela signifie vraiment être capable de contrôler la structure du matériau à l'échelle nanométrique, mais à l'intérieur d'une même nanoparticule; en d'autres termes, il s'agit d'une fabrication tridimensionnelle au-dessus d'un objet nanométrique. En réalité, c'est presque comme décider où ils doivent être positionnés atome par atome pour obtenir une structure vraiment compliquée."

Pour faire croître ces nanoparticules, "les particules cylindriques sont entourées de molécules de savon, par un tensioactif. Au milieu des molécules de savon ordinaires, nous avons placé des additifs à chiralité moléculaire, de sorte que l'interaction supramoléculaire les amène à s'organiser à la surface de la tige métallique de structure quasi hélicoïdale, à son tour guidant la croissance du métal avec cette même structure qui lui donne la chiralité que nous recherchons. Par conséquent, nous pouvons pratiquement obtenir les plus grandes efficacités jamais atteintes en détection spectrométrique avec une lumière polarisée circulairement."