Lorsque la nanocellulose est associée à différents types de nanoparticules métalliques, les matériaux sont formés avec de nombreuses propriétés nouvelles et passionnantes. Ils peuvent être antibactériens, changer de couleur sous pression, ou convertir la lumière en chaleur.

"Pour faire simple, nous fabriquons de l'or à partir de nanocellulose, " dit Daniel Aili, professeur agrégé à la Division de biophysique et de bio-ingénierie du Département de physique, Chimie et biologie à l'Université de Linköping.

Le groupe de recherche, dirigé par Daniel Aili, a utilisé une nanocellulose biosynthétique produite par des bactéries et développée à l'origine pour le soin des plaies. Les scientifiques ont ensuite décoré la cellulose avec des nanoparticules métalliques, principalement de l'argent et de l'or. Les particules, pas plus de quelques milliardièmes de mètre, sont d'abord adaptés pour leur conférer les propriétés souhaitées, puis combiné avec la nanocellulose.

"La nanocellulose est constituée de minces fils de cellulose, avec un diamètre d'environ un millième du diamètre d'un cheveu humain. Les fils agissent comme un échafaudage tridimensionnel pour les particules métalliques. Lorsque les particules se fixent sur la cellulose, un matériau constitué d'un réseau de particules et de formes cellulosiques, " explique Daniel Aili.

Les chercheurs peuvent déterminer avec une grande précision combien de particules vont se fixer, et leurs identités. Ils peuvent également mélanger des particules de différents métaux et de différentes formes - sphérique, elliptique et triangulaire.

Dans la première partie d'un article scientifique publié dans Matériaux fonctionnels avancés , le groupe décrit le processus et explique pourquoi il fonctionne comme il le fait. La deuxième partie se concentre sur plusieurs domaines d'application.

Un phénomène passionnant est la façon dont les propriétés du matériau changent lorsqu'une pression est appliquée. Les phénomènes optiques surviennent lorsque les particules se rapprochent et interagissent, et le matériau change de couleur. Au fur et à mesure que la pression augmente, le matériau semble finalement être de l'or.

"On a vu que la matière changeait de couleur quand on la prenait avec des pincettes, et au début nous ne pouvions pas comprendre pourquoi, " dit Daniel Aili.

Les scientifiques ont nommé le phénomène "l'effet mécanoplasmonique, " et cela s'est avéré très utile. Une application étroitement liée est dans les capteurs, car il est possible de lire le capteur à l'œil nu. Un exemple :si une protéine colle au matériau, il ne change plus de couleur lorsqu'il est placé sous pression. Si la protéine est un marqueur d'une maladie particulière, l'absence de changement de couleur peut être utilisée dans le diagnostic. Si le matériau change de couleur, la protéine marqueur n'est pas présente.

Un autre phénomène intéressant se manifeste par une variante du matériau qui absorbe la lumière d'un spectre visible beaucoup plus large et génère de la chaleur. Cette propriété peut être utilisée à la fois pour des applications énergétiques et en médecine.

« Notre méthode permet de fabriquer des composites de nanocellulose et de nanoparticules métalliques qui sont des matériaux souples et biocompatibles pour l'optique, catalytique, applications électriques et biomédicales. Étant donné que le matériau s'auto-assemble, nous pouvons produire des matériaux complexes avec des propriétés bien définies complètement nouvelles, " conclut Daniel Aili.