Comment détecter les plus petites nanoparticules
Pour caractériser au mieux les nanosystèmes, l’objectif est de suivre le mouvement interne des nanoparticules avec la meilleure résolution spatiale et temporelle possible. Actuellement, les marqueurs employés à cet effet sont soit des fluorophores, soit de puissants diffuseurs. Or, tous deux sont coûteux, potentiellement toxiques, et modifient par leur seule présence les propriétés intrinsèques de l’objet étudié. Pour y remédier, la physicienne Larissa Kohler du Karlsruher Institut für Technologie, en Allemagne, a développé un appareil microfluidique. Celui-ci, relié à une cavité fibreuse, permet d’échantillonner un fluide à raison de volumes ultra-faibles. Pourquoi un fluide ? Parce que la couche de liquide entourant les nanoparticules aide à leur détection en les rendant plus imposantes. De plus, l’outil décrit le 4 novembre 2021 dans Nature Communications a déjà relevé en trois dimensions le chemin parcouru par des nanosphères de dioxyde de silicium (SiO2), en s’intéressant aux changements de fréquence de dispersion à l’intérieur de la microcavité. Non marquées, les nanoparticules ont pu être repérées avec une résolution de 300 μs et 8 nm ! Un résultat permettant à la physicienne de déterminer le rayon hydrodynamique (l’épaisseur d’eau autour de la nanoparticule), la polarisabilité ou encore l’indice de réfraction. Ce travail pourrait mener à des études sans marqueurs de processus biologiques dynamiques, comme le repliement des protéines.
Une plongée dans les eaux souterraines
Les nappes phréatiques représentent une source d’eau douce cruciale pour des milliards de personnes. Or, cette ressource indispensable est fortement impactée par le changement climatique, la pollution et la surexploitation. Une première étape vers l’amélioration revient à localiser les étendues d’eau souterraine avant de surveiller leur usage de façon durable. Pour ce faire, la RMN (Résonance Magnétique Nucléaire) de surface est plébiscitée car non invasive. En produisant un champ magnétique, il est possible de relever son effet sur les atomes d’hydrogène des molécules d’eau. Toutefois, cette méthode est très sensible aux bruits parasites, avec une faible amplitude du signal reçu. Des chercheurs des Départements de Géoscience et d’Ingénierie Électrique et Informatique de l’Université d’Aarhus, au Danemark, ont donc établi une nouvelle technique s’appuyant sur les dernières avancées en matière de capacités de transmission et de modélisation numérique. Dans les Geophysical Research Letters du 10 novembre 2021, ils détaillent leur mesure effectuée sur des signaux produits par de longs trains de pulsation, eux-mêmes composés de pulsations répétées à l’identique. Ainsi, la magnitude est améliorée de plusieurs ordres de grandeur ! Un résultat qui promet des analyses précises dans des zones jusque-là inaccessibles.
Un capteur pour tout type de peau
Pour imaginer une main robotique capable par exemple d’attraper des objets, il faut un capteur de pression à la hauteur ! Autrement dit suffisamment sensible malgré son élasticité, nécessaire pour percevoir des interactions physiques sur des peaux déformables, qu’elles appartiennent à un être humain ou à une prothèse. C’est ce que se sont évertués à réaliser des chercheurs de la Pritzker School of Molecular Engineering, aux Etats-Unis. Ils ont présenté le 24 novembre 2021, dans Science Advances, leur capteur bi-couche. À l’extérieur, un élastomère est associé à une pâte de nanoparticules conductrices. À l’intérieur, des micropyramides forment une microstructure mécanique. Leur design permet à la fois une haute élasticité et une forte sensibilité à la pression, le tout sans altération. Sur près de 500 tests avec une déformation à 50 %, 98 % des mesures étaient correctes – avec une limite inférieure de pression calculable de 0,2 Pa. Les premiers essais se sont déjà montrés probants, avec la captation réussie d’un pouls au poignet.
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