Dans le monde de la science, parfois le chemin allant du laboratoire aux applications réelles est comparable à la cuisson de biscuits – il faut suivre une recette, mélanger les ingrédients et attendre que la magie se produise. La professeure Eva Hemmer et son équipe ont préparé quelque chose d'extraordinaire dans son laboratoire de chimie : des formules d'encre à base de nanoparticules dopées aux lanthanides avec un potentiel d'utilisation dans de nouveaux dispositifs électroniques et optiques, des capteurs et des étiquettes de sécurité.
Afin de bien démontrer le succès de son partenariat de recherche avec le centre de recherche appliquée Optech, financé par une subvention Accélération de Mitacs, la professeure Hemmer a présenté la "Théorie du biscuit" comme une analogie pour expliquer leur travail collaboratif. Comme un pâtissier qui choisit les ingrédients pour des biscuits, les scientifiques choisissent méticuleusement différents lanthanides en fonction de leurs couleurs d'émission, les incorporant à la "pâte à biscuit" - le matériau de base pour ces nanoparticules.
Les scientifiques cherchent depuis longtemps à créer de minuscules dispositifs électroniques et optiques, des capteurs et des étiquettes de sécurité, nécessitant une méthode pour imprimer des motifs subtils sur des matériaux, tels que les fibres optiques et les micro-puces. Ils explorent l’utilisation d’encres spécialisées qui peuvent briller de différentes couleurs et fonctionner comme des capteurs pour des paramètres tels que la pression et la température. Les lanthanides, un groupe d'éléments chimiques souvent négligés, peuvent répondre à ces exigences.
La professeure Hemmer et son équipe conçoivent des nanoparticules luminescentes dopées aux lanthanides comme sondes d'imagerie ainsi que pour une utilisation comme capteurs. Afin de rapprocher ces matériaux des applications réelles, ils ont récemment développé une formule pour encre qui utilise des nanoparticules dopées aux lanthanides, de l'eau et un biopolymère. Avec la recette parfaite, les chimistes se sont associés à Optech, un organisme à but non lucratif spécialisé dans l'optique/photonique, pour amener leur innovation à la prochaine étape.
Ce partenariat fut possible grâce à une subvention Accélération de Mitacs qui a permis aux chercheurs post-doctoraux Emille Rodrigues et Christian Homann de se joindre au projet. Optech a utilisé sa technologie industrielle d'impression pour imprimer divers types de motifs de nanoparticules. Ceux-ci ont ensuite été testés par le laboratoire Hemmer pour valider leurs capacités de détection thermique. Ensemble, ils explorent différentes formules d'encre simples et des technologies d'impression commerciales visant un éventail plus large d'applications réelles des nanomatériaux à base de lanthanides.
Étant donné que la recherche sur les nanotransporteurs à base de lanthanides dans des applications hautement spécifiques telles que la biomédecine en est encore à ses débuts, il peut être difficile de convaincre les partenaires industriels d'investir dans ces technologies. C'est pourquoi le partenariat avec Optech, financé par Mitacs, est si important pour la recherche de la professeure Hemmer. "C'est une étape cruciale pour découvrir de nouvelles opportunités", a-t-elle exprimé avec enthousiasme, en réfléchissant à ces applications potentielles qui n’était pas anticipées au début du projet. Leurs encres à base de lanthanides ont été finalisées et le travail est publié dans le journal Optical Materials: X.
La collaboration avec Optech a non seulement aidé à faire le pont entre la théorie et la pratique, mais elle a également élargi les horizons pour de futures collaborations. La professeure Hemmer envisage que leur prototype sera un catalyseur pour des études pionnières sur les lanthanides-nanophosphores, visant à débloquer de nouvelles applications. En plus des efforts universitaires, la professeure Hemmer et ses étudiants ont voyagé en Amérique du Nord pour assister à des conférences et présenter le potentiel de leurs matériaux de recherche. Elle espère attirer plus de partenaires industriels pour faire connaître le potentiel de cette technologie et investir dans son développement, rendant les produits à base de lanthanides plus accessibles dans notre vie quotidienne. Tout comme la cuisson de biscuits, cet effort collaboratif promet d'apporter un certain plaisir et de l’innovation au monde.
Pour en savoir plus :
- Gum Arabic-stabilized upconverting nanoparticles for printing applications(en anglais seulement)
- Laboratoire Hemmer(en anglais seulement)