De scheikundige Richard Martel van de Universiteit van Montreal verkent op kleine schaal een enorme wereld. "Er zijn meer H ₂ O-moleculen in een slokje water [≈10 ²⁴ ] dan zijn er seconden sinds de oerknal [≈10 ¹⁸ ], " zegt hij om de schaal te illustreren waarop hij het heelal waarneemt. In zijn laboratorium, dat een van de meest stabiele in Canada is vanwege zijn zeven meter diepe fundamenten die direct zijn ingebed in het Canadese schild, hij gebruikt een energiezuinige elektronenmicroscoop waarin een vacuüm is gecreëerd dat groter is dan dat rond het internationale ruimtestation. "Dit instrument, " hij zegt, "is als de telescoop van de astronoom. Hiermee, je kunt materie op een minuutschaal bekijken, in het nanometerbereik, zo'n 50, 000 keer kleiner dan een mensenhaar.

De vergelijking tussen microscoop en telescoop is niet toevallig; zijn zakenpartner, Sébastien Blais-Ouellette, is een astrofysicus, wiens proefschrift over de ontbrekende massa van het heelal in 2000 de Frankrijk-Québec-prijs voor beste proefschrift won. Samen, ze hebben een hightech-partnerschap gecreëerd dat de beveiligingsindustrie zou kunnen transformeren. "Door nanodeeltjes in een object op te nemen, je kunt het perfect traceerbaar maken, " hij legt uit.

kleurstof-gekleurde nanodeeltjes, of nanotags, kan worden toegevoegd aan objecten in vernissen of inkten. Een scanner wordt vervolgens gebruikt om ze te detecteren en hun trillingsspectrum te bepalen, zoals vingerafdrukken. "Je kunt je voorstellen dat een douanebeambte je paspoort scant met dit systeem; het verkregen spectrum is als een zeer nauwkeurige optische 'barcode, '" zegt Blais-Ouellete, President en oprichter van het bedrijf Photon Etc.

Het bedrijf uit Montreal zet zwaar in op deze technologie, en prototypes worden getest met partners in Quebec en Ontario.

Het duo heeft ook een optisch beeldvormingssysteem ontwikkeld, een Raman-verstrooiingsbeeldvormer, die een krachtige laserstraal gebruikt om het trillingsspectrum van moleculen uit optische beelden te meten. "Dit is een veelbelovende technologie die over een paar jaar zou kunnen domineren. Photon etc. heeft het apparaat al op de markt gebracht, ", zegt de onderzoeker.

Paspoorten en bankbiljetten

Door hun unieke structuur, koolstofnanobuisjes kunnen worden gebruikt als containers voor verschillende moleculen. In combinatie met kleurstof, deze nanotags kunnen de sterkte van het ontvangen signaal verhogen. "We kunnen dus de vingerafdruk van de ingekapselde moleculen detecteren door middel van eenvoudige optische metingen, zelfs op de schaal van een enkele nanobuis, ' zegt Martel.

Deze nanotags kunnen worden gebruikt in de inkt van bankbiljetten, waardoor vervalsing vrijwel onmogelijk wordt. De anti-namaakmarkt wordt geschat op $ 22 miljard per jaar, merkt Blais-Ouellette op.

De revolutie van koolstofnanobuisjes kan ook gevolgen hebben voor de elektronica-industrie, omdat in tegenstelling tot koper en andere metalen, deze elementen zijn transparante elektrische geleiders. Een doorschijnend scherm gemaakt van dunne lagen nanobuisjes zou bijna onzichtbaar zijn voor het blote oog, en de transmissiekwaliteit zou vergelijkbaar zijn met de beste apparaten die momenteel op de markt zijn. De fundamentele vraag naar de geleidbaarheid van nanobuisjes in transparante films, die werd behandeld door een van Martels studenten, Carla Aguirre, is sindsdien meer dan honderd keer geciteerd; de elektronicawereld is voortdurend op zoek naar dergelijke innovaties.

in de geneeskunde, koolstof nanotags die aan het oppervlak van zieke cellen hechten, kunnen leiden tot verbeterde diagnostiek en zelfs betere behandeling. "Door het Raman-signaal te lezen van nanotags die zich in hun vroege ontwikkelingsstadia op kankercellen bevinden, we konden de eerste tekenen van een tumor herkennen; dus, medische interventie zou effectiever zijn, " vervolgt de ondernemer. Scannen van het menselijk lichaam, de optische lezer zou kankercellen zichtbaar maken.

Hoewel Martel blij is met toepassingen op basis van zijn werk aan koolstofnanobuisjes, het is geen aspect dat hem verteert. "Ik ben in de eerste plaats een wetenschapper die gefascineerd is door de architectuur van materie. Als anderen mijn ontdekkingen kunnen gebruiken om producten te maken die verkopen, en de royalty's stellen mij in staat ander werk na te streven, des te beter!" zegt hij.

Blijkbaar, er is nog veel werk aan de winkel, en het in Montreal gevestigde bedrijf Photon Etc. verkent hetzelfde terrein als veel hightechbedrijven. Maar de samenwerking met Université de Montréal is veelbelovend. "Richard Martel is een visionair die gemotiveerd is door kennis te vergroten. We zijn verheugd om met hem samen te werken omdat we veel toepassingen van zijn werk zien, ', zegt Blais-Ouelette.

Voor de natuurkundige ondernemer het is een gelukkige terugkeer naar de Université de Montréal, waar zijn bedrijf 10 jaar geleden werd geboren in de bedrijfsincubator die het Joseph-Armand Bombardier-gebouw is, dezelfde locatie waar het team van Richard Martel koolstofnanostructuren onderzoekt.