Une nouvelle étude sur les points quantiques révèle des implications pour l’imagerie biologique


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  • Une nouvelle étude impliquant des chercheurs de l’Université de l’Illinois à Chicago a franchi une étape importante dans la synthèse de nanomatériaux photoniques multifonctionnels.

    Dans un article publié dans le journal de l’American Chemical Society Nano-lettres, ils rapportent la synthèse de points quantiques semi-conducteurs « géants » cœur-coque avec des durées de vie émissives record. De plus, les durées de vie peuvent être ajustées en apportant une simple modification à la structure interne du matériau.

    Le groupe, qui comprenait des collaborateurs de l’Université de Princeton et de l’Université d’État de Pennsylvanie, a démontré un nouveau concept structure-propriété qui confère la capacité de localiser spatialement des électrons ou des trous dans une hétérostructure noyau/coque en ajustant l’énergie cinétique du porteur de charge sur une surface d’énergie potentielle parabolique. .

    Selon le chimiste de l’UIC Preston Snee, cette séparation des porteurs de charge entraîne des durées de vie radiatives prolongées et une émission continue au niveau d’une seule nanoparticule.

    « Ces propriétés permettent de nouvelles applications pour l’optique, facilitent de nouvelles approches telles que l’imagerie monoparticule temporisée et créent des percées pour le développement d’autres nouveaux matériaux avancés », a déclaré Snee, professeur agrégé de chimie à l’UIC et co-auteur principal de l’étude.

    Snee et le premier auteur de l’étude, Marcell Pálmai, associé de recherche postdoctoral UIC en chimie, ont fait équipe avec Haw Yang de Princeton et d’autres pour exciter la particule de points quantiques avec de la lumière pour la mettre dans l’état « exciton ». L’exciton est une paire de charge électron/trou, et dans les nouveaux matériaux, l’électron se déplace du centre vers la coque, où il est piégé pendant plus de 500 nanosecondes, ce qui représente le record pour de tels nanomatériaux.

    « En tant que matériaux émissifs, les points quantiques promettent de créer des écrans plus économes en énergie et peuvent être utilisés comme sondes fluorescentes pour la recherche biomédicale en raison de leurs propriétés optiques très robustes. Ils sont 10 à 100 fois plus absorbants que les colorants organiques et sont presque imperméables au photoblanchiment, c’est pourquoi ils sont utilisés dans le nouveau Samsung QLED-TV », écrivent-ils.

    Ces nouvelles particules ont une grande efficacité pour la découverte biologique fondamentale, selon les chercheurs.

    Les points quantiques présentés dans leur article émettent à des longueurs d’onde rouges, ce qui minimise la diffusion, tandis que les longues durées de vie permettent d’effectuer une imagerie biologique avec moins de bruit de fond. Au niveau de la particule unique, les nouveaux points quantiques émettent en continu, de sorte qu’un chercheur peut étiqueter les protéines pertinentes pour le cancer et suivre la dynamique biologique sans perdre la trace du signal, ce qui est actuellement un problème courant avec de telles études.

    Dans de futures recherches, le groupe prévoit de démontrer que les matériaux constituent de bons composants pour les dispositifs optiques tels que les lasers micrométriques.

    Les autres co-auteurs de l’article sont Marcell Pálmai, Eun Byoel Kim, Prakash Parajuli, Kyle Tomczak, Kai Wang, Bibash Sapkota, Nan Jiang et Robert F. Klie de l’UIC ; Joseph S. Beckwith, Nyssa T. Emerson, Shuhui Yin et Tian Zhao de Princeton ; et Ming Tien de l’Université d’État de Pennsylvanie.

    Le financement de l’Université de l’Illinois à Chicago a principalement soutenu ce travail. La recherche a également été soutenue par un financement de l’American Chemical Society Petroleum Research Fund et des subventions du US Department of Energy (DE-SC0019364), du Fonds National Suisse de la Recherche Scientifique (P2GEP2_191208) et de la National Science Foundation (CHE-1944796) .

    Source de l’histoire :

    Matériaux fourni par Université de l’Illinois à Chicago. Remarque : Le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.

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