Les secrets de la fluorescence des nanotubes de carbone dévoilés : le rôle crucial de l'eau

ParisDes chercheurs ont découvert la raison pour laquelle les nanotubes de carbone émettent de la lumière lorsqu'ils se lient à certaines molécules. Ces nanotubes pourraient être très utiles dans les biosenseurs pour surveiller la glycémie et tester le COVID-19. L'élément clé est l'eau. Lorsqu'ils rencontrent des molécules cibles, les nanotubes émettent une lumière dont l'intensité varie en fonction de la quantité de la substance présente. Cette découverte a été réalisée par des équipes de l'Université de la Ruhr à Bochum en Allemagne et de l'Université du Texas à El Paso.

Points essentiels de l'étude :

• Les nanotubes de carbone fonctionnent comme des biosenseurs en modifiant leur fluorescence lorsqu'ils se lient à des molécules spécifiques.
• Des recherches utilisant la spectroscopie térahertz ont révélé le rôle crucial de l'eau dans cette fluorescence.
• La couche d'hydratation, ou les molécules d'eau entourant les nanotubes, joue un rôle clé dans le processus d'émission.

Les nanotubes de carbone à paroi simple peuvent être modifiés avec des biopolymères ou des fragments d'ADN pour cibler spécifiquement certaines molécules. Cette propriété les rend utiles pour détecter les neurotransmetteurs et d'autres marqueurs biologiques. Cette étude éclaircit la méthode de détection qui n'était pas claire auparavant.

La découverte met en lumière l'importance de l'interaction entre les nanotubes de carbone et l'eau environnante. Lorsqu'un nanotube se lie à une autre substance, son énergie interne se modifie et interagit avec les molécules d'eau avoisinantes. Cette interaction énergétique influence l'intensité de la fluorescence des nanotubes. Si un nanotube devient plus lumineux, il transfère moins d'énergie à l'eau. À l'inverse, s'il s'assombrit, il dégage plus d'énergie vers l'eau.

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L'étude a employé la spectroscopie térahertz, permettant aux scientifiques d'observer la dynamique de l'énergie. Cette méthode a mis en évidence le rôle crucial de l'eau, se concentrant sur l'environnement autour du nanotube plutôt que sur le nanotube lui-même. Ces découvertes sont utiles pour développer des biosenseurs plus performants.

Les chercheurs estiment que comprendre cette interaction peut permettre de développer des biocapteurs plus performants. En tenant compte de cette interaction de la coque d'hydratation, les futurs biocapteurs pourront être conçus pour fonctionner de manière plus efficace et fiable. Cela revêt une importance capitale pour les tests médicaux et les études biochimiques où la précision et la sensibilité sont essentielles.

La Société Allemande de Recherche, la VolkswagenStiftung et la Fondation Nationale pour la Science ont financé l'étude. Cette collaboration illustre l'importance de fusionner différents domaines pour enrichir les connaissances scientifiques. Les chercheurs ont désormais l'opportunité de perfectionner la technologie des biosenseurs, pouvant révolutionner la surveillance et le diagnostic des maladies médicales.