Description du projet
Des interactions entre la lumière et la matière exotiques renforcent le contrôle de la cristallisation
Les cristaux peuvent être constitués de tous types de composants. Les cristaux ioniques forment les cristaux de sel, les cristaux moléculaires ceux de sucre et de nombreux types d’atomes, de molécules, et même de peptides, entre autres, sont cristallisés dans des laboratoires du monde entier. Le contrôle de l’événement de nucléation qui déclenche le processus de cristallisation et crée un petit noyau sur lequel le cristal se développe est fondamental pour le résultat. Le projet CONTROL, financé par l’UE, permettra de développer les bases expérimentales et théoriques nécessaires à l’exploitation de pinces optiques et d’autres interactions lumière-matière exotiques pour un contrôle sans précédent des cristaux formés. La commercialisation de la nouvelle plateforme s’inscrit dans le cadre du plan visant à ouvrir une nouvelle période d’innovation soutenue par la cristallisation contrôlée.
Objectif
The CONTROL programme I propose here is a five-year programme of frontier research to develop a novel platform for the manipulation of phase transitions, crystal nucleation, and polymorph control based on a novel optical-tweezing technique and plasmonics. About 20 years ago, it was shown that lasers can nucleate crystals in super-saturated solution and might even be able to select the polymorph that crystallises. However, no theoretical model was found explaining the results and little progress was made.
In a recent publication (Nat. Chem. 10, 506 (2018)), we showed that laser-induced nucleation can be understood in terms of the harnessing of concentration fluctuations near a liquid–liquid critical point using optical tweezing. This breakthrough opens the way to a research programme with risky, ambitious, and ground-breaking long-term aims: full control over crystal nucleation including chirality and polymorphism.
New optical and microscopic techniques will be developed to allow laser manipulation on a massively parallel scale and chiral nucleation using twisted light. Systematically characterising and manipulating the phase behaviour of mixtures, will allow the use of the optical-tweezing effect to effectively control the crystallisation of small molecules, peptides, proteins, and polymers. Exploiting nanostructures will allow parallelisation on a vast scale and fine control over chirality and polymorph selection through plasmonic tweezing. Even partial success in the five years of the programme will lead to fundamental new insights and technological breakthroughs. These breakthroughs will be exploited for future commercial applications towards the end of the project.
Champ scientifique
Programme(s)
Thème(s)
Régime de financement
ERC-ADG - Advanced GrantInstitution d’accueil
G12 8QQ Glasgow
Royaume-Uni