Kemisten Richard Martel vid University of Montreal utforskar en stor värld i liten skala. "Det finns fler H 2 O-molekyler i en klunk vatten [≈10 24 ] än det är sekunder sedan Big Bang [≈10 18 ], " säger han för att illustrera skalan i vilken han observerar universum. I sitt laboratorium, som är en av de mest stabila i Kanada på grund av dess sju meter djupa fundament inbäddade direkt i den kanadensiska skölden, han använder ett lågenergielektronmikroskop där ett vakuum har skapats som är större än det som omger den internationella rymdstationen. "Detta instrument, " han säger, "är som astronomens teleskop. Med det, du kan titta på materia i liten skala, inom nanometerområdet, ett 50-tal, 000 gånger mindre än ett människohår.
Jämförelsen mellan mikroskop och teleskop är inte oavsiktlig; hans affärspartner, Sébastien Blais-Ouellette, är astrofysiker, vars doktorsavhandling om universums saknade massa vann Frankrike-Québec-priset för bästa avhandling år 2000. Tillsammans de har skapat ett högteknologiskt partnerskap som kan förändra säkerhetsbranschen. "Genom att införliva nanopartiklar i ett objekt, du kan göra det perfekt spårbart, " han förklarar.
Färgämnesfärgade nanopartiklar, eller nanotaggar, kan läggas till föremål i lack eller bläck. En skanner används sedan för att upptäcka dem och bestämma deras vibrationsspektrum, som fingeravtryck. "Du kan föreställa dig en tulltjänsteman som skannar ditt pass med det här systemet; spektrumet som erhålls är som en mycket exakt optisk 'streckkod, '" säger Blais-Ouellete, VD och grundare av företaget Photon Etc.
Företaget i Montreal satsar hårt på denna teknik, och prototyper testas med partners i Quebec och Ontario.
Duon har också utvecklat ett optiskt bildsystem, en Raman-spridningsbildapparat, som använder en kraftfull laserstråle för att mäta vibrationsspektrumet av molekyler från optiska bilder. "Detta är en lovande teknik som kan dominera om några år. Photon etc. har redan marknadsfört enheten, säger forskaren.
Pass och sedlar
På grund av deras unika struktur, kolnanorör kan användas som behållare för olika molekyler. Tillsammans med färgämne, dessa nanotaggar kan öka styrkan på den mottagna signalen. "Vi kan alltså detektera fingeravtrycket av de inkapslade molekylerna genom enkla optiska mätningar, även i skalan av ett enda nanorör, säger Martel.
Dessa nanotaggar kan användas i bläcket på sedlar, gör förfalskning praktiskt taget omöjlig. Marknaden mot varumärkesförfalskning uppskattas till 22 miljarder dollar årligen, konstaterar Blais-Ouellette.
Kolnanorörrevolutionen kan också påverka elektronikindustrin, eftersom till skillnad från koppar och andra metaller, dessa element är transparenta elektriska ledare. En genomskinlig skärm gjord av tunna lager av nanorör skulle vara nästan osynlig för blotta ögat, och överföringskvaliteten skulle vara jämförbar med de bästa enheterna på marknaden idag. Den grundläggande frågan om konduktiviteten hos nanorör i transparenta filmer, som behandlades av en av Martels elever, Carla Aguirre, har citerats över hundra gånger sedan dess; elektronikvärlden är ständigt på jakt efter sådana innovationer.
Inom medicin, kolnanotaggar som fäster på ytan av sjuka celler kan leda till förbättrad diagnostik och ännu bättre behandling. "Genom att läsa Raman-signalen från nanotaggar som sitter på cancerceller i deras tidiga utvecklingsstadier, vi kunde identifiera de första tecknen på en tumör; Således, medicinsk intervention skulle vara effektivare, " fortsätter entreprenören. Genomsöker människokroppen, den optiska läsaren skulle göra cancerceller synliga.
Medan Martel välkomnar ansökningar baserade på hans arbete med kolnanorör, det är inte en aspekt som förtär honom. "Jag är först och främst en vetenskapsman som fängslad av materiens arkitektur. Om andra kan använda mina upptäckter för att göra produkter som säljer, och royalties tillåter mig att utöva annat arbete, så mycket desto bättre! "säger han.
Självklart, det finns fortfarande mycket arbete kvar att göra, och det Montreal-baserade företaget Photon Etc. utforskar samma terräng som många högteknologiska företag. Men partnerskapet med Université de Montréal är extremt lovande. "Richard Martel är en visionär som motiveras av att sprida kunskap. Vi är glada över att arbeta med honom eftersom vi ser många tillämpningar av hans arbete, säger Blais-Ouelette.
För fysikerentreprenören, det är en lycklig återkomst till Université de Montréal, där hans företag föddes för 10 år sedan i affärsinkubatorn som är Joseph-Armand Bombardier Building, samma plats där Richard Martels team utforskar kolnanostrukturer.
