Des chercheurs tchèques font une découverte majeure dans le domaine des nanosciences

C’est une première mondiale : une équipe de chercheurs tchèques a réussi à faire bouger des nanoparticules 3000 fois plus petites que le diamètre d’un cheveu sur une plaque de graphène, c’est-à-dire une feuille de carbone. Radio Prague a rencontré Petr Kovaříček, l’un des chimistes à l’origine du projet, pour mieux comprendre cette découverte prometteuse.

Jean-Marie Lehn, photo: Martina Steiner, CC-BY-SA-3.0

Début juin, des scientifiques tchèques de l’Académie tchèque des Sciences et de l’Université Charles ont publié dans la revue ACS Nano sa réalisation inédite dans le domaine des nanosciences. Ce champ de recherche, qui étudie des phénomènes se situant à l’échelle du nanomètre, soit un millionième de millimètre, est aujourd’hui en pleine expansion et trouve des applications dans la médecine, l’électronique ou encore l’élaboration de nouveaux matériaux. En collaboration avec Jean-Marie Lehn, prix Nobel de chimie en 1987 et directeur de thèse de Petr Kovaříček, les chercheurs tchèques ont réussi à diriger pour la première fois des particules de seulement 30 nanomètres. Petr Kovaříček explique la difficulté de cette manipulation :

« Vous et moi, nous sommes dans un monde macroscopique. Nous disposons de certains moyens pour toucher les choses et pour les pousser. Mais dans cette recherche, les objets sont trop petits pour utiliser ces moyens. Le processus chimique que nous avons utilisé a été développé par Jean-Marie Lehn il y a quelques années et s’appelle la chimie dynamique covalente. Le principe est que dans une solution avec un pH basique, les particules ne bougent presque pas. Si on ajoute un peu d’acide, elles vont bouger un peu plus, et si on en ajoute encore, elles vont bouger dans une direction. »

Les chercheurs ont donc plongé le graphène, sur lequel étaient disposées des nanoparticules de diamants fluorescents, dans une solution avec un gradient de pH, c’est à dire une solution avec un côté basique, et l’autre acide. Ainsi, les particules se déplaçaient de la partie acide vers la partie basique, et il suffisait de modifier ces paramètres pour leur faire changer de direction.

Observer l’infiniment petit

Photo: © 2018 American Chemical Society

Dans cette manipulation, il s’agissait non seulement de faire bouger les particules, mais aussi de faire en sorte qu’elles restent collées à la plaque de graphène. Cet élément, qu’on retrouve dans le graphite qui compose les mines de crayons, présente la particularité d’être quasiment transparent. Or, c’est justement ce dont avaient besoin les scientifiques pour observer les nanoparticules avec la technique de la microscopie en fluorescence, dont Petr Kovaříček nous révèle le fonctionnement :

« On se sert d’un microscope, et d’un laser pour exciter la nanoparticule. Celle-ci est construite de telle façon que par excitation, elle va émettre une autre lumière, qui n’est pas la même que celle qu’elle a absorbée avec le laser. Ce qu’on voit dans l’image, c’est donc l’émission de lumière de la particule par ce processus d’excitation. Parce que nous avons utilisé la microscopie en fluorescence, nous avions besoin d’une couche transparente et de particules fluorescentes. Le moyen de visualisation nous a donc dicté les matériaux que nous devions utiliser pour l’expérience. »

Des applications possibles ?

Photo: © 2018 American Chemical Society

Si les scientifiques ont voulu faire bouger les nanoparticules sur un support, c’est parce qu’il s’agit d’un défi bien particulier, qui demande une grande précision. Dans le futur, on pourrait envisager de déplacer des nanoparticules sur d’autres supports, comme des tissus humains par exemple. Néanmoins, Petr Kovaříček rappelle qu’il s’agit avant tout d’une expérience importante pour la recherche fondamentale :

« Notre motivation pour faire cette expérience était de prouver que, si c’était impossible hier, aujourd’hui nous pouvons le faire. Je peux imaginer des applications dans la nanorobotique pour les traitements médicaux, mais personnellement je ne suis pas intéressé à trouver une application tout de suite. Les couches biologiques sont un support extrêmement complexe et pour le moment, c’est impossible de mettre en place une telle application. Il faut avant cela véritablement contrôler cette expérience et avoir plusieurs moyens de contrôler le trajet des particules. Nous n’en sommes pas là. »

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