Les nanoparticules donnent naissance à une couleur

UnPourTous/iStock

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Une équipe de chercheurs en Chine a créé un matériau à changement de couleur qui, lorsqu'il est placé sur le couvercle d'un flacon de vaccin, peut suivre le changement de température et son effet sur le vaccin.

Outre les vaccins, de nombreux produits alimentaires et médicaments nécessitent une certaine température pour rester utilisables. Le nouveau matériel peut nous aider à vérifier la sécurité et la facilité d'utilisation de tous ces produits.

Par exemple, imaginez que par une chaude journée d'été, un camion frigorifique livre des vaccins COVID depuis un établissement éloigné vers des hôpitaux et des cliniques du centre-ville. Le système de refroidissement du camion s'arrête de fonctionner pendant quelques heures pendant le trajet sans avertissement, puis redémarre automatiquement.

Maintenant, si les couvercles des flacons de vaccin ont le matériau de changement de couleur proposé, la couleur de ces couvercles changera au cas où la qualité et la sécurité du vaccin seraient compromises. Sinon, personne, y compris les médecins, ne serait jamais au courant du changement de qualité des vaccins.

Certaines options, comme les capteurs électroniques sans fil et les colorants, peuvent déjà surveiller la température des aliments et des médicaments. Cependant, ces solutions existantes présentent plusieurs limites.

Par exemple, des articles comme les vaccins sont stockés à des températures glaciales - les teintes des colorants traditionnels s'estompent et les capteurs sans fil nécessitent un entretien continu dans de telles conditions.

De plus, si chaque produit dispose d'un capteur sans fil, cela engendrera probablement des millions de tonnes de déchets électroniques supplémentaires chaque année. Pour surmonter ces limitations, les chercheurs ont utilisé des couleurs structurelles pour leur étude.

Vous pouvez ajouter de la couleur à un objet en utilisant des matériaux à base de pigments tels que des colorants ou des couleurs structurelles qui utilisent des nanoparticules incolores pour modifier la façon dont une surface réfléchit la lumière. Récemment, des scientifiques de l'Université de Floride centrale ont créé la peinture la plus légère au monde basée sur des couleurs structurelles.

Lorsque la lumière tombe sur un objet recouvert de couleurs structurelles, la disposition des nanoparticules sur la surface de l'objet fait plier la lumière à certains angles et, finalement, décide de la longueur d'onde de la lumière réfléchie.

Ainsi, par exemple, si les scientifiques veulent qu'un objet apparaisse en rouge, ils organiseront les nanoparticules de manière à ce que l'objet réfléchisse la lumière avec une longueur d'onde de couleur rouge. Les auteurs de l'étude actuelle ont utilisé des couleurs structurelles pour créer un matériau autodestructible, changeant de couleur et indiquant la température.

Adapté de ACS Nano 2023

Le matériau à changement de couleur comprend deux composants ; des nanoparticules de dioxyde de silicium enrobées de glycérol et une solution obtenue en mélangeant de l'éthylène glycol, de l'eau et du polyéthylène glycol. Les particules de SiO2 pouvaient réfléchir les lumières de couleur rouge et vert vif, alors que la solution était sensible à différents points de fusion.

Ils ont combiné les deux composants et ont créé un matériau capable de surveiller les changements de température allant de -70°C à 37,2°C (-94°F à 99°F). Ils ont testé le matériau en le plaçant sur un couvercle de flacon.

Lorsque le flacon était conservé dans un environnement de congélation, le matériau sur son couvercle était de couleur verte. Cependant, lorsqu'il a été déplacé vers un climat chaud, les microcristaux du matériau se sont effondrés lorsque son composant en solution a subi une fusion. Après un certain temps, le matériau est devenu incolore, indiquant que la température dépassait les niveaux recommandés.

Les chercheurs notent que "ces systèmes étaient très sensibles et indiquaient avec succès lorsque les matériaux devenaient trop chauds". Actuellement, les travaux de recherche ne sont qu'une preuve de concept, mais ils pensent que leur approche pourrait apparaître comme un moyen prometteur de maintenir la qualité des marchandises dans les chaînes d'approvisionnement du froid à l'avenir.

L'étude est publiée dans la revue ACS Nano.