Mélanie Thomas
Des chercheurs de l’Université de Manchester et de l’École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL), en Suisse, ont révélé une approche innovante pour suivre la dynamique des molécules individuelles au sein de constructions nanofluidiques, éclairant ainsi leur réponse aux molécules d’une manière jamais feasible auparavant.
La nanofluidique, l’étude des fluides confinés dans des espaces extremely-petits, offre un aperçu du comportement des liquides à l’échelle nanométrique. Cependant, explorer le mouvement de molécules individuelles dans des environnements aussi confinés s’est avéré difficile en raison des limites des tactics de microscopie conventionnelles. Cet impediment empêchait la détection et l’imagerie en temps réel, laissant des lacunes importantes dans notre connaissance des propriétés moléculaires en confinement.
Une équipe dirigée par le professeur Radha Boya du département de physique de l’université de Manchester fabrique des nanocanaux d’une épaisseur d’un à quelques atomes seulement, en utilisant des matériaux bidimensionnels comme éléments de base.
Le professeur Boya a déclaré : « Voir, c’est croire, mais il n’est pas facile de constater les effets de confinement à cette échelle. Nous créons ces canaux extrêmement fins en forme de fente, et l’étude actuelle montre une manière élégante de les visualiser par microscopie à super-résolution.
Les résultats de l’étude sont publiés dans la revue Mother nature Materials.
Le partenariat avec l’équipe de l’EPFL a permis de sonder optiquement ces systèmes, révélant des indices d’ordre des liquides induits par le confinement.
Grâce à une propriété inattendue du nitrure de bore, un matériau 2D de style graphène qui possède une capacité remarquable à émettre de la lumière au call de liquides, des chercheurs du Laboratoire de biologie à l’échelle nanométrique (LBEN) de l’EPFL ont réussi à observer et à retracer directement les trajectoires des individus. molécules au sein de structures nanofluidiques.
Cette révélation ouvre la porte à une compréhension moreover approfondie des comportements des ions et des molécules dans des conditions imitant les systèmes biologiques.
Le professeur Aleksandra Radenovic, responsable du LBEN, explique : « Les progrès en matière de fabrication et de science des matériaux nous ont permis de contrôler le transportation fluidique et ionique à l’échelle nanométrique. Pourtant, notre compréhension des systèmes nanofluidiques est restée limitée, car or truck la microscopie optique conventionnelle ne pouvait pas pénétrer les structures situées en dessous. la limite de diffraction. Nos recherches mettent désormais en lumière la nanofluidique, offrant un aperçu d’un domaine qui était largement inexploré jusqu’à présent.
Cette nouvelle compréhension des propriétés moléculaires a des programs passionnantes, notamment la possibilité d’imager directement des systèmes nanofluidiques émergents, dans lesquels les liquides présentent des comportements non conventionnels sous des stimuli de pression ou de pressure.
Le cœur de la recherche réside dans la fluorescence provenant des émetteurs de photons uniques à la floor du nitrure de bore hexagonal.
L’étudiant au doctorat Nathan Ronceray, du LBEN, a déclaré : « Cette activation de la fluorescence est arrivée de manière inattendue automobile ni le nitrure de bore hexagonal (hBN) ni le liquide ne présentent une fluorescence dans le obvious par eux-mêmes. Elle provient très probablement de molécules interagissant avec des défauts de floor sur le cristal de hBN. mais nous ne sommes toujours pas certains du mécanisme correct”,
Le Dr Yi You, submit-doctorant de l’Université de Manchester, a conçu les nanocanaux de telle sorte que les liquides confinés ne soient qu’à quelques nanomètres de la floor du hBN qui présente certains défauts.
Les défauts de surface area peuvent être dus à des atomes manquants dans la construction cristalline, dont les propriétés diffèrent de celles du matériau d’origine, leur conférant la capacité d’émettre de la lumière lorsqu’ils interagissent avec certaines molécules.
Les chercheurs ont en outre observé que lorsqu’un défaut s’éteint, l’un de ses voisins s’allume, vehicle la molécule liée au leading web-site saute vers le next. Étape par étape, cela permet de reconstruire des trajectoires moléculaires entières.
En utilisant une combinaison de approaches de microscopie, l’équipe a surveillé les changements de couleur pour démontrer avec succès que ces émetteurs de lumière émettent des photons un par un, offrant des informations précises sur leur environnement immédiat dans un rayon d’environ un nanomètre. Cette percée permet d’utiliser ces émetteurs comme sondes à l’échelle nanométrique, mettant ainsi en lumière la disposition des molécules dans des espaces nanométriques confinés.
Le potentiel de cette découverte est considérable. Nathan Ronceray envisage des applications au-delà de la détection passive.
Il a déclaré : « Nous avons principalement observé le comportement des molécules contenant du hBN sans interagir activement avec elles, mais nous pensons que cela pourrait être utilisé pour visualiser des flux à l’échelle nanométrique provoqués par la pression ou les champs électriques.
“Cela pourrait conduire à des applications moreover dynamiques à l’avenir pour l’imagerie et la détection optiques, fournissant des informations sans précédent sur les comportements complexes des molécules dans ces espaces confinés.”
Le projet a reçu un financement du Conseil européen de la recherche, de la Royal Culture College Investigation Fellowship, du Royal Society Intercontinental Exchanges Award et de la subvention EPSRC New Horizons.
