Excitation de l'émission de lumière et mesure de la température par ultrasons
Les scientifiques développent des systèmes de matériaux mécanoluminescents : Application à la thérapie photodynamique
Si les matériaux mécanoluminescents sont soumis à une contrainte mécanique externe, ils émettent une lumière visible ou invisible. Une telle excitation peut se produire en raison d'une flexion ou d'une légère pression, par exemple, mais aussi sans aucun contact par le biais d'ultrasons. De cette façon, l'effet peut être déclenché à distance et la lumière peut être apportée à des endroits qui ont normalement tendance à être dans l'obscurité, par exemple dans le corps humain. Si le traitement par ultrasons doit être utilisé en même temps pour générer une chaleur locale, il est important, dans un environnement aussi sensible, d'observer de près les températures qui se produisent. Des spécialistes des matériaux de l'université Friedrich Schiller d'Iéna, en Allemagne, ont mis au point un matériau mécanoluminescent qui peut non seulement être utilisé pour générer un apport de chaleur local au moyen d'ultrasons, mais qui fournit également un retour d'information sur la température locale. Ils présentent les résultats de leurs recherches dans la revue scientifique "Advanced Science".
Matériel mécanoluminescent pendant une expérience.
Jens Meyer/Universität Jena
Semi-conducteurs et terres rares
Dans leurs travaux, les scientifiques d'Iéna s'intéressent souvent aux propriétés mécaniques des matériaux inorganiques, en particulier à la manière dont on peut observer les processus mécaniques par voie optique. "L'émission de lumière induite mécaniquement peut nous fournir de nombreux détails sur la réponse d'un matériau à une contrainte mécanique", explique le professeur Lothar Wondraczek de l'université d'Iéna. "Mais pour élargir le champ d'applications, il est parfois aussi nécessaire d'obtenir des informations supplémentaires sur la température locale - notamment lorsque l'excitation est réalisée au moyen d'ultrasons. Ici, nous nous sommes d'abord intéressés à des matériaux capteurs sous forme de particules ultrafines, qui - introduites dans l'environnement à étudier - peuvent fournir des informations en retour sur la façon dont les ultrasons interagissent avec cet environnement."
À cette fin, les chercheurs d'Iéna ont combiné un semi-conducteur de type oxysulfure avec l'oxyde d'erbium, une terre rare. La structure semi-conductrice absorbe l'énergie mécanique fournie par l'excitation ultrasonore, l'oxyde d'erbium assurant l'émission de lumière. La température peut alors être lue à partir du spectre de la lumière émise au moyen de la thermométrie optique. "Cela signifie que nous pouvons stimuler une augmentation de température depuis l'extérieur, la mesurer à partir des caractéristiques de l'émission lumineuse, et ainsi établir un circuit de contrôle complet", explique Wondraczek.
Application en thérapie photodynamique
L'émission de lumière télécommandée, associée au contrôle de la température, pourrait ouvrir de tout nouveaux domaines d'application pour ces matériaux mécanoluminescents, par exemple en médecine. "Un champ d'application possible pourrait être la thérapie photodynamique, dans laquelle la lumière est utilisée pour contrôler les processus photophysiques qui peuvent aider l'organisme à guérir", explique le spécialiste des matériaux Wondraczek.
Avec des matériaux mécanoluminescents multiréactifs sous forme de particules très fines, non seulement la lumière et la chaleur peuvent être générées à l'endroit souhaité, mais elles peuvent également être contrôlées de manière ciblée. Les tissus biologiques étant transparents à la lumière infrarouge émise, il est possible de définir et de contrôler une température souhaitée depuis l'extérieur pendant le traitement. "Toutefois, ces idées n'en sont encore qu'à leurs débuts. Des recherches et des études très poussées sont encore nécessaires pour les mettre en pratique."
D'autres applications, dans lesquelles la lumière et la chaleur doivent être apportées de manière ciblée dans des endroits sombres, sont plus accessibles. Par exemple, la photosynthèse ou d'autres réactions induites par la lumière pourraient être spécifiquement déclenchées, observées et contrôlées. De même, pour revenir au début, le matériau peut être utilisé comme un capteur pour générer ou observer des changements matériels, ou encore comme un marquage invisible et codé sur des surfaces matérielles.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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