Les arcs-en-ciel et le sucre peuvent évoquer des images d’une certaine céréale de petit-déjeuner de marque lutin. Mais maintenant, les chercheurs de ACS Nano rapportent un film ressemblant à un kaléidoscope pour distinguer différents édulcorants qui affichaient plusieurs couleurs lorsqu’ils étaient étirés à la main. Lorsqu’il est étiré uniformément avec un appareil simple, le matériau a amélioré les changements uniques d’intensité de fluorescence de 14 sucres marqués avec un colorant, les distinguant dans les boissons et les échantillons de sueur.
Les goûts sucrés des boissons peuvent provenir de nombreux types de sucre, notamment le saccharose, le fructose et le glucose, ainsi que de sucres moins courants, comme le maltose. Il y a aussi des sucres dans la sueur des gens, qui pourraient être suivis pour surveiller de manière non invasive la glycémie. Il est difficile de dire quelles molécules sont présentes en se basant uniquement sur le goût ou l’apparence ; au lieu de cela, ils sont généralement identifiés avec des méthodes complexes et des instruments sophistiqués. Pour simplifier le processus de détection, Fengyu Li et ses collègues utilisaient auparavant des cristaux photoniques – des nanosphères de polystyrène dont la couleur change lorsque des composés sucrés sont à proximité – dans un capteur à puce à changement de couleur qui distinguait 12 sucres différents les uns des autres. Mais ces capteurs n’étaient pas portables, alors Li, Chunbao Li et une nouvelle équipe ont voulu incorporer des cristaux photoniques dans un film extensible facile à transporter et voir si la plate-forme aux couleurs de l’arc-en-ciel pouvait également détecter et différencier les sucres.
Les chercheurs ont intégré des rangées ordonnées et serrées de nanosphères de polystyrène dans un film de polyacrylate d’éthyle. Initialement, le matériau gommeux semblait rouge, mais lorsqu’il a été étiré avec une force uniforme, sa couleur s’est déplacée à travers l’arc-en-ciel – du rouge au rose à l’orange au jaune-vert au vert clair et, enfin, au vert foncé à un étirement de 40 %. Et lorsqu’il est tiré à la main, le matériau produit un kaléidoscope de couleurs, car différentes parties du matériau ont des forces différentes sur elles.
Lors des premières expériences, les chercheurs ont montré que l’étirement du film augmentait les signaux fluorescents de 14 sucres qui avaient été attachés aux colorants. Ces signaux pourraient alors être triés les uns des autres. Pour voir si le capteur pouvait faire la même chose avec des échantillons du monde réel, ils ont mélangé six boissons disponibles dans le commerce avec le colorant alizarine rouge S-2-diphénylboronique ester 2-aminoéthylique, créant des complexes fluorescents. Des solutions avec ces complexes ont été déposées sur le film, qui a ensuite été étiré, et les intensités de fluorescence ont été mesurées à deux longueurs d’onde de lumière différentes. Et parce que les complexes sucre-colorant de chaque échantillon produisaient des signaux uniques, ils pouvaient être distingués les uns des autres. Le capteur a également différencié les échantillons de sueur de six personnes. Sur la base de ces résultats, les chercheurs affirment que le matériau extensible et multicolore pourrait être incorporé dans des dispositifs portables pour la surveillance environnementale, clinique ou sanitaire du sucre, ou modifié pour détecter d’autres substances.
Plus d’information:
Xinyuan Xie et al, Une couleur structurelle arc-en-ciel par cristal photonique extensible pour l’identification des saccharides, ACS Nano (2022). DOI : 10.1021/acsnano.2c08708