Détection des nanoplastiques - en quelques fractions de seconde
La base de nouveaux appareils de mesure
Les minuscules particules de plastique constituent un problème environnemental. Elles peuvent même pénétrer dans les cellules vivantes. La TU Wien a mis au point une méthode permettant de détecter ces particules rapidement et avec une grande sensibilité.
Il est bien connu que les microplastiques posent un problème : il s'agit de minuscules particules de plastique à peine visibles qui peuvent nuire à l'environnement, par exemple si elles sont mangées par des animaux. Cependant, il a été difficile d'évaluer l'effet de particules encore plus petites, qui peuvent difficilement être détectées à l'aide de méthodes conventionnelles : Les particules de plastique d'un diamètre inférieur à un micromètre sont communément appelées "nanoplastiques". Ces minuscules particules peuvent même être absorbées par des cellules vivantes.
La TU Wien (Vienne) est parvenue à mettre au point une méthode de mesure qui permet de détecter les nanoparticules de plastique individuelles, et ce bien plus rapidement que les techniques précédentes. Ces résultats viennent d'être publiés dans la revue Scientific Reports. La nouvelle méthode pourrait servir de base à de nouveaux appareils de mesure pour l'analyse de l'environnement.
Détection des molécules par longueur d'onde
"Nous utilisons un principe physique qui a souvent été utilisé dans l'analyse chimique, à savoir la diffusion Raman", explique Sarah Skoff, chef du groupe de recherche "Solid State Quantum Optics and Nanophotonics" à l'Université technique de Vienne (TU Wien). Dans ce processus, les molécules sont éclairées par un faisceau laser qui les fait vibrer. Une partie de l'énergie de la lumière laser est ainsi convertie en énergie vibratoire, tandis que le reste de l'énergie est réémise sous forme de lumière.
En mesurant cette lumière et en comparant son énergie à celle de la lumière laser émise à l'origine, l'énergie vibratoire de la molécule est déterminée - et comme différentes molécules vibrent de différentes manières, il est possible de savoir de quelle molécule il s'agit.
"La spectroscopie Raman ordinaire n'est cependant pas adaptée à la détection des plus petits nanoplastiques", explique Sarah Skoff. "Elle serait beaucoup trop insensible et prendrait beaucoup trop de temps". L'équipe de chercheurs a donc dû rechercher des effets physiques susceptibles d'améliorer considérablement cette technique.
L'astuce de la grille d'or
Pour ce faire, ils ont adapté une méthode déjà utilisée sous une forme similaire pour détecter des biomolécules. L'échantillon est placé sur une grille d'or extrêmement fine. Les fils d'or individuels ne font que 40 nanomètres d'épaisseur et sont espacés d'environ 60 nanomètres. "Cette grille métallique agit comme une antenne", explique Sarah Skoff. "La lumière du laser est amplifiée à certains endroits, ce qui permet une interaction beaucoup plus intense avec les molécules qui s'y trouvent. Il y a également une interaction entre la molécule et les électrons du réseau métallique, ce qui garantit une amplification supplémentaire du signal lumineux provenant des molécules".
Dans la spectroscopie Raman ordinaire, la lumière émise par les molécules est normalement décomposée en toutes ses longueurs d'onde afin d'identifier de quelle molécule il s'agit. L'équipe de la TU Wien a toutefois pu montrer que la technique pouvait également être simplifiée : "Nous savons quelles sont les longueurs d'onde caractéristiques des particules nanoplastiques, et nous recherchons donc très spécifiquement des signaux à ces longueurs d'onde précises", explique M. Skoff. "Nous avons pu montrer que cela permettait d'améliorer la vitesse de mesure de plusieurs ordres de grandeur. Auparavant, il fallait mesurer pendant dix secondes pour obtenir un seul pixel de l'image recherchée - avec nous, cela ne prend que quelques millisecondes". Des expériences avec du polystyrène (Styrofoam) ont montré que même à cette vitesse très élevée, les nanoparticules de plastique peuvent être détectées de manière fiable, même à des concentrations extrêmement faibles. Contrairement à d'autres méthodes, cette technique permet même de détecter des particules individuelles.
La base de nouveaux appareils de mesure
L'équipe de recherche souhaite à présent étudier plus en détail les applications potentielles de la nouvelle technique - par exemple, comment elle peut être utilisée pour détecter les nanoplastiques dans des échantillons biologiques et environnementaux, tels que le sang. "Quoi qu'il en soit, nous avons pu montrer que le principe physique de base fonctionne", déclare Sarah Skoff. "En principe, cela jette les bases du développement de nouveaux appareils de mesure qui pourraient être utilisés à l'avenir pour examiner des échantillons directement dans la nature, en dehors du laboratoire."
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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