Le graphène superstar (épisode 3)
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Le graphène superstar (épisode 3)
Détecter une molécule parmi un milliard
Feuillet aussi fin qu’un atome, le graphène offre une large surface de contact. Il est donc très efficace pour détecter la présence des gaz. De plus, il a une très grande conductivité électrique. Grâce à la combinaison de ces propriétés, un détecteur en graphène réagit ainsi à la présence d’une seule molécule de gaz polluants parmi un milliard d’autres. « D’autres techniques sont encore plus sensibles. Mais le véritable avantage des capteurs à base de graphène est qu’ils fonctionnent à température ambiante et qu’ils peuvent être portables », détaille Yann Battie, du laboratoire LCP-A2MC de l’université de Lorraine.
Cela permet d’envisager des utilisations en plein air pour mesurer la pollution urbaine ou dans l’aéronautique pour analyser les polluants directement en sortie des turbines d’avion. Les militaires s’y intéressent aussi de près pour la détection d’agents neurotoxiques. Les détecteurs à base de graphène, en phase de développement au LCP-A2MC et à l’Onera, pourraient être commercialisés d’ici à dix ans. Ils pourraient également être utilisés en médecine, où l’analyse de l’air expiré permet le diagnostic de certaines maladies comme le cancer des poumons.
Vers des thérapies ciblées
Le domaine biomédical est d’ailleurs un vaste champ d’applications potentielles du graphène. Il pourrait servir dans les thérapies contre le cancer. « Le graphène possède la faculté de s’accumuler dans les tumeurs », explique Alberto Bianco, de l’unité CNRS Immunopathologie et chimie thérapeutique. Bien que les scientifiques ne comprennent pas encore exactement l’origine de cette propriété, ils espèrent s’en servir pour cibler les cellules cancéreuses. Greffer des nanoparticules d’or sur du graphène permettrait, par exemple, de rendre les cellules cancéreuses visibles par imagerie photoacoustique. De plus, quand elles reçoivent de la lumière, ces nanoparticules peuvent chauffer suffisamment pour détruire la cellule malade, et pas ses voisines. Les scientifiques auraient donc à leur disposition un outil capable de diagnostiquer et de soigner simultanément.
Le graphène pourrait aussi aider l’ingénierie tissulaire, qui consiste à régénérer des tissus biologiques, par exemple avec des implants capables d’engendre la croissance cellulaire d’un organe. Ce domaine de recherche n’en est qu’à ces débuts, mais, dans une étude publiée en 2011, des chercheurs de l’université de Singapour ont montré que la différenciation de cellules souches en cellules osseuses était accélérée lorsqu’elles étaient déposées sur du graphène plutôt que sur des polymères à base de silicium. « Ces recherches sont prometteuses, mais elles ne sont qu’au stade préclinique », prévient Aberto Bianco.
Du graphène pour dessaler l’eau de mer
L’espoir est également de révolutionner la désalinisation de l’eau de mer grâce au graphène. « La technique de l’osmose inverse consiste à forcer le passage de l’eau de mer à travers les trous d’une membrane : elle laisse passer l’eau mais pas les espèces ioniques qui constituent le sel », explique Lydéric Bocquet, de l’Institut Lumière Matière (ILM)1, à Lyon. Pour ce faire, il faut que la membrane ait des trous minuscules. Mais, dans ce cas, sa capacité à laisser passer l’eau baisse considérablement. Le graphène permet de contourner cette difficulté grâce à son épaisseur atomique : en effet, plus l’épaisseur de la membrane est faible, plus l’eau passe facilement, sans que le blocage du sel soit affecté. Plusieurs groupes, notamment à l’ILM, travaillent sur une démonstration expérimentale de cet effet.
Comme pour les autres nanotechnologies, les chercheurs se mobilisent aussi pour quantifier les dangers potentiels pour la santé. Alberto Bianco est plutôt optimiste. Selon lui, le graphène est beaucoup mieux toléré par l’organisme que ses prédécesseurs, les nanotubes de carbone. Les risques éventuels sont néanmoins pris au sérieux, et le chercheur coordonne un volet du Flagship Graphène [9] spécialement dédié à leur évaluation.
Prochain et dernier épisode : « Les promesses du graphène pour les matériaux du futur »
Sur le même sujet : « Le graphène superstar (épisode 1) » [10] , « [11] [11]Le graphène superstar (épisode 2) [11] » [11] et "Le graphène superstar (épisode 4)" [12]
- 1. Unité CNRS/UCBL.
Voir aussi
