Des chercheurs de l'université de New York ont développé une méthode pour diriger l'assemblage de particules microscopiques en cristaux à l'aide de lumière. Cette technique, détaillée dans la revue Chem, permet un contrôle en temps réel de la croissance et de la dissolution des cristaux. Cette approche pourrait permettre de nouveaux matériaux réactifs pour des applications en optique et photonique.
Les cristaux forment la base de nombreuses structures naturelles et technologiques, des flocons de neige au silicium dans l'électronique. Cependant, contrôler précisément leur formation a été un défi, les particules s'assemblant généralement selon leurs propres termes. nnUne équipe dirigée par Stefano Sacanna, professeur de chimie à NYU, a résolu cela en introduisant des molécules sensibles à la lumière appelées photoacides dans une suspension liquide de particules colloïdales. Ces petites sphères imitent les arrangements atomiques dans les cristaux et sont utilisées dans les capteurs et les lasers. Lorsque la lumière frappe les photoacides, ils deviennent plus acides, modifiant les charges de surface des particules et donc leur attraction ou répulsion. nn«Essentiellement, nous avons utilisé la lumière comme une télécommande pour programmer la manière dont la matière s'organise à l'échelle microscopique», a déclaré Sacanna. nnDes expériences et des simulations ont montré que varier l'intensité, la durée ou le motif lumineux permet une manipulation précise. Les chercheurs ont pu déclencher la formation de cristaux, faire fondre les existants, remodeler des structures ou créer des assemblages plus grands et uniformes. Steven van Kesteren, ancien chercheur postdoctoral dans le laboratoire de Sacanna et maintenant à l'ETH Zürich, a noté : «Il suffisait d'augmenter ou de diminuer légèrement la lumière pour faire la différence entre une particule complètement collée ou totalement libre». nnLa méthode fonctionne dans une configuration unique «one-pot», assemblant et désassemblant réversiblement les particules sans modifier les autres conditions. Cette simplicité vient de la facilité de contrôle de la lumière, permettant des comportements complexes comme dissoudre sélectivement des régions spécifiques de cristaux. nnCe travail, soutenu par le US Army Research Office, la Swiss National Science Foundation et le Simons Center de NYU, ouvre la voie à des matériaux programmables par la lumière. Glen Hocky, professeur associé de chimie à NYU, a déclaré : «Notre approche nous rapproche de matériaux colloïdaux dynamiques et programmables qui peuvent être reconfigurés à la demande». nnLes auteurs supplémentaires incluent Nicole Smina, Shihao Zang et Cheuk Wai Leung, tous de NYU.