En intégrant des nanoparticules luminescentes directement dans le verre, des scientifiques ont créé un matériau presque parfaitement translucide qui brille fortement et uniformément lorsqu’il est stimulé par la lumière basse fréquence
Grâce à un nouveau procédé révolutionnaire « direct-dopage », des scientifiques ont incorporé des nanoparticules luminescentes dans du verre de sorte qu’il demeure presque parfaitement transparent, mais brille fortement lorsqu’il est stimulé par la lumière basse fréquence. Capable d’être moulé dans presque toutes les formes, et même extrudé en fibres optiques, les chercheurs affirment que ce nouveau «verre hybride» pourrait être utilisé pour créer de nouveaux dispositifs en e verre intelligent, y compris des écrans 3D intelligents et des capteurs de rayonnement à distance.
Des chercheurs australiens de l’Université d’Adélaïde, en collaboration avec l’Université Macquarie et l’Université de Melbourne, ont créé ce verre brillant par moulage de nanoparticules luminescentes à conversion ascendante (upconversion) directement dans le matériau translucide en utilisant une technique de fusion du verre à deux températures.
Les nanoparticules intégrées produisent de la luminescence lorsque deux ou plusieurs photos à longueurs d’onde plus longues et à basse consommation d’énergie (généralement l’infrarouge) sont absorbés par les particules qui émettent alors un seul photon à plus courte longueur d’onde et à énergie supérieure, en retour.
« Ces nouvelles nanoparticules luminescentes, baptisées nanoparticules à conversion ascendante, sont devenues des candidates prometteuses pour toute une variété d’applications ultra-high techn tels que la détection biologique, l’imagerie biomédicale et l’affiche volumétriques en 3D, » explique le Dr Tim Zhao, de University of Adelaide’s School of Physical Sciences and Institute for Photonics and Advanced Sensing (IPAS).
« L’intégration de ces nanoparticules dans le verre, qui est généralement inerte, ouvre des possibilités intéressantes pour les nouveaux matériaux hybrides et des dispositifs qui peuvent tirer parti des propriétés des nanoparticules sous des formes dont nous n’avons pas été en mesure de créer »
Le Dr Zhao estime que les demandes pour e ce type de verre pourraient inclure l’utilisation de pipettes de verre luminescent pour observer et étudier les neurones individuels du cerveau, plutôt que les méthodes actuelles de teinture et de guidage laser, dès lors que le verre luminescent pourrait être utilisé comme une lampe de poche pour aider à guider les chirurgiens guidage à travers des voies complexes.
Les chercheurs pensent également que leur nouvelle approche par dopage directe pourrait être utilisée pour intégrer d’autres types de nanoparticules qui pourraient avoir des propriétés photoniques, électroniques ou magnétiques qui rendraient le verre utile dans un large éventail de domaines scientifiques.
«Si nous intégrions dans le verres, une nanoparticule qui est sensible au rayonnement, puis étirons ce verre hybride en forme de fibre, nous pourrions disposer d’un capteur adapté pour les installations nucléaires », affirme le Dr Zhao.
Avant cette étude, l’intégration de verre avec des nanoparticules à conversion ascendante nécessitait des méthodes relativement lentes et lourdes où les nanoparticules devaient être «cultivées» dans le verre. Cela a abouti à de longs délais d’attente et, plus important encore, à une répartition inégale des particules dans le verre lui-même.
«Grâce à notre nouvelle méthode de dopage directe, qui consiste à synthétiser les nanoparticules et le verre séparément, puis à les combiner en utilisant de bonnes conditions, nous avons été en mesure de garder les nanoparticules intactes et bien dispersées dans le verre», explique le Dr Zhao. « Les nanoparticules restent fonctionnelles et la transparence du verre est encore très proche de sa qualité d’origine. Nous nous dirigeons vers un tout nouveau monde de verre et d’appareils hybrides pour des technologies basées sur la lumière. »
http://www.adelaide.edu.au/news/news85362.html
http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adom.201600296/abstract
