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Les Scientifiques expliquent l'existence du chirality intrinsèque dans des nanocrystals normaux

Une équipe des scientifiques de l'Université et de l'Université Dublin d'ITMO de Trinité a publié les premiers résultats expérimentaux prouvant que les nanocrystals normaux possèdent le chirality intrinsèque et peuvent être produits dans des conditions normales comme mélange à doses égales des images retournées de l'un l'autre. La découverte de cette propriété principale dans les nanocrystals ouvre des horizons neufs dans nano et biotechnologie et médicament, par exemple, pour de telles applications qu'a visé accouchement de médicament. Les résultats de l'enquête ont été publiés dans les Lettres Nanoes.

Ce sont les points lévogyres et dextrogyres de tranche de temps avec les défauts chiraux gauches et droits. Crédit : Accueil d'Université d'ITMO

Depuis le développement des nanocrystals artificiels, les scientifiques ont pensé ce chirality -- la propriété d'un objectif à être non-superimposable avec son image retournée -- était irrégulier ou complet absent dans les nanocrystals.

Une expérience commune entreprise par des chercheurs des Blocs Optiques de laboratoire de Quantum Nanostructures à l'Université d'ITMO et de Centre pour la Recherche sur Nanostructures et Nanodevices (CRANN) Adaptatif à l'Université de Trinité a expliqué que des nanocrystals normaux (des points de tranche de temps de séléniure de cadmium et des tiges de tranche de temps), en fait, composent un mélange racémique (de 50:50) des « bonnes » et « gauches » formes chirales. Jusqu'ici, des nanocrystals chiraux ont pu seulement être réalisés artificiellement en fixant les molécules chirales spéciales de ligand à la surface des nanocrystals.

Chirality est intrinsèque à beaucoup d'objectifs du monde naturel, à partir des particules élémentaires aux galaxies spiralées. Notre fuselage, ainsi que beaucoup d'autres objectifs biologiques complexes, est presque entièrement fait de biomolécules chiraux. D'une Manière Primordiale, l'activité biologique des « bonnes » et « laissées » formes du même composé pourrait différer excessivement. Souvent seulement une forme chirale est comestible ou a l'effet thérapeutique exigé, alors que son antipode sera au mieux inutile. Par exemple, les molécules d'un ibuprofène réputé de calmant ont deux isomères optiques de miroir. L'une d'entre elles en effet des aides détendent la douleur, alors que l'autre non seulement ne détend pas la douleur, mais sont toxique pour l'organisme.

Un indicateur principal d'environnement chiral est activité optique appelée : selon la forme chirale d'un nanocrystal, il peut tourner le plan de la lumière polarisée vers la droite ou vers la gauche. Une solution normale des nanocrystals par définition n'indique aucune activité optique, qui a été toujours attribuée à l'inexistence apparent du chirality dans les nanocrystals. La division « est partie » et les « bonnes » formes des nanocrystals, les scientifiques de l'Université d'ITMO et l'Université de Trinité parvenue pour prouver l'opposé.

« L'absence de l'activité optique dans une solution des nanocrystals peut être expliquée par le fait qu'un mélange racémique (de 50:50) combine « versions gauches » et « bonnes des » des nanocrystals qui tournent simultanément le plan de la polarisation dans les sens inverses, de ce fait s'annulant à l'extérieur, » dit Maria Mukhina, chercheur au Bloc Optique du laboratoire de Quantum Nanostructures. « Nous expliquons l'existence même du chirality intrinsèque dans les nanocrystals par les défauts chiraux qui se produisent naturellement pendant la synthèse normale des nanocrystals. »

Yurii Gun'ko, professeur à l'Université de Trinité et codirecteur du Centre Enseignement et de Recherche International pour la Physique de Nanostructures à l'Université d'ITMO présente ses observations sur des applications possibles de la méthode développée par le groupe :

« Il y a une demande globale des voies neuves d'obtenir les nanoparticles chiraux. Nous croyons que notre méthode trouvera des applications en biopharmaceutics, nanobiotechnologie, nanotoxicology et biomédecine, en particulier pour des diagnostics médicaux et l'accouchement visé de médicament. Par exemple, si tous les nanoparticles utilisés généralement sont en effet chiraux, puis pendant l'interaction avec un objectif biologique 50 pour cent de mélange de nanoparticle pénétreront dans l'objectif biologique (par exemple cellule), alors que les 50 autres pour cent demeureront à l'extérieur. Les implications de cette conclusion sont essentielles pour la zone de nanotoxicology, mais personne ne les a considérées avant. Une Autre application possible doit faire avec la capacité des points chiraux de tranche de temps d'émettre la lumière polarisée lévogyre et dextrogyre, qui permet pour produire des dispositifs tels que les affichages holographiques à trois dimensions et beaucoup plus. »

Pour séparer différentes formes chirales des nanocrystals et capturer la manifestation de leur chirality intrinsèque, les scientifiques ont proposé une technique qui, selon le groupe, peut être potentiellement augmentée et utilisée avec beaucoup d'autres nanomaterials minéraux.

Les chercheurs ont immergé des nanocrystals dans une solution unmixable biphasée de l'eau et de solvant organique (chloroforme). Car les nanocrystals ne sont pas solubles dans l'eau, afin de les transférer à partir de la phase organique à l'eau, les scientifiques ont ajouté la L-Cystéine, une molécule chirale fréquemment utilisée comme un ligand pour un tel transfert de phase. La Cystéine remonte les ligands hydrophobes sur la surface des nanocrystals rendant ce dernier solubles dans l'eau. En conséquence, indépendamment de la forme chirale de la cystéine, tous les nanocrystals sans exception termineront dans l'eau. Les Chercheurs ont constaté que s'ils refroidissent la solution et interrompent le transfert de phase à une certaine remarque, il est possible de réaliser une situation, où l'ensemble de nanocrystals est divisé également entre les phases avec des nanocrystals « gauches » et « droits » dans différentes phases.

L'activité Optique dans les nanocrystals séparés de cette façon est préservée même après le démontage ultérieur de la cystéine de la surface, qui témoigne supplémentaire à l'origine naturelle du chirality intrinsèque dans les nanocrystals.

Source : http://en.ifmo.ru/