Compréhension quantitative du transport thermique à partir de la surface des nanoparticules d'oxyde de fer pendant l'hyperthermie – QUANT

L’hyperthermie magnéto-induite de nanomatériaux magnétiques est étudiée depuis de nombreuses années pour ses applications en médecine anticancéreuse, en diagnostic ou en catalyse. Bien que de nombreux travaux aient été publiés, il reste encore à comprendre en détail comment ces nanoparticules transmettent leur chaleur dans le milieu environnant. En effet, le transfert thermique (quelques nanosecondes) autour des nanoparticules est difficilement compatible avec le temps caractéristique de l’excitation (quelques microsecondes). Comprendre la nature et la cinétique de ces échanges est fondamental, car de récents travaux ont clairement mis en évidence l’importance de ces échauffements locaux à proximité des nanoparticules, sans échauffement macroscopique, par exemple pour activer des protéines membranaires ou en catalyse supportée. Malgré quelques tentatives indirectes pour estimer ces gradients thermiques autour de particules sous excitation, aucune mesure directe précise n’a encore été proposée. Au cours du projet QUANT, nous souhaitons réaliser une étude fondamentale des transferts thermiques autour de nanoparticules magnéto-fluorescentes élaborées à façon, et confronter les résultats expérimentaux obtenus à des modélisations fines de ces échanges thermiques. Grâce à cette approche pluridisciplinaire, nous apporterons à la communauté une méthodologie de mesure optimisée, adaptable aux différents modes de synthèse de nanoparticules magnétiques. Nous comparerons ces gradients thermiques avec la température interne des nanoparticules, mesurée par EXAFS sur synchrotron. Enfin, et sans doute le point le plus important, nous décrirons expérimentalement et théoriquement la réponse thermale, autour des nanoparticules, temporellement résolue par des mesures de déclin de fluorescence ultrarapide. Ces mesures permettront de répondre à la question fondamentale que se pose la communauté: à quelles vitesse et distance se propagent la chaleur depuis la surface des nanoparticules ?