La spectroscopie vibrationnelle analyse désormais d'autres formes de nanoparticules

Publié par Redbran le 04/09/2020 à 13:00
Source: CNRS INC
Les spectroscopies vibrationnelles, comme la spectroscopie Raman, étudient objets et molécules en analysant leurs vibrations. À l'échelle de l'infiniment petit cependant, ces méthodes d'analyse ne fonctionnent que sur quelques formes de nanoparticules, sphériques notamment. Des chercheurs de l'ICB (CNRS, Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études...) Bourgogne/Université Technique Belfort-Montbéliard), de l'ILM (CNRS/Université Claude Bernard), de MONARIS (CNRS/Sorbonne Université), du LRS (CNRS/Sorbonne Université) et du LPEM (CNRS/Sorbonne Université/ESPCI Paris) sont parvenus à analyser d'autres formes de nanoparticules, allongées et en deux pyramides attachées, en contrôlant plus précisément la synthèse de celles-ci. À terme, ces travaux publiés dans la revue ACS Nano, aideront à mieux standardiser et contrôler la fabrication de nanoparticules avec différents types de spectroscopie.


En rapprochant des nanocolonnes d'or (en blanc en bas), des vibrations additionnelles deviennent détectables. © Lucien Saviot

Les spectroscopies vibrationnelles nous renseignent sur la taille d'une nanoparticule et l'agencement de ses atomes (Un atome (du grec ατομος, atomos, « que l'on ne peut diviser ») est la plus petite partie d'un corps simple pouvant se combiner...), ce qui permet de l'identifier, grâce aux vibrations que celle-ci émet lorsqu'elle est excitée, par exemple par de la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet) à 780nm (rouge). La lumière est...) dans la spectroscopie Raman. Plus les nanoparticules d'un échantillon (De manière générale, un échantillon est une petite quantité d'une matière, d'information, ou d'une solution. Le mot est utilisé dans différents domaines :) à analyser sont semblables, meilleure sera la mesure. Or ces objets sont si minuscules que de faibles différences de taille entre eux sont susceptibles de dégrader les mesures et de fausser les calculs. Les nanoparticules sphériques comptent parmi les rares à pouvoir être étudiées par spectroscopie. En effet, elles sont plus faciles à modéliser et à standardiser car elles ne sont définies que par leur diamètre (Dans un cercle ou une sphère, le diamètre est un segment de droite passant par le centre et limité par les points du cercle ou de la sphère. Le diamètre est aussi la longueur...), tandis que les autres formes nécessitent de surveiller plusieurs dimensions (Dans le sens commun, la notion de dimension renvoie à la taille ; les dimensions d'une pièce sont sa longueur, sa largeur et sa profondeur/son épaisseur, ou bien son diamètre si c'est une pièce...) à la fois: longueur (La longueur d’un objet est la distance entre ses deux extrémités les plus éloignées. Lorsque l’objet est filiforme ou en forme de lacet, sa longueur est celle de...), largeur (La largeur d’un objet représente sa dimension perpendiculaire à sa longueur, soit la mesure la plus étroite de sa face. En géométrie plane, la largeur est la plus petite des deux...), profondeur... Grâce à un procédé de fabrication plus précis, des chercheurs ont conçu des nanoparticules allongées ou en double pyramide (Une pyramide (du grec pyramis) à n côtés est un polyèdre formé en reliant une base polygonale de n côtés à un point, appelé l'apex, par n faces triangulaires (n ≥ 3). En...) qui répondent au besoin (Les besoins se situent au niveau de l'interaction entre l'individu et l'environnement. Il est souvent fait un classement des besoins humains en trois grandes catégories : les besoins...) de la spectroscopie.

L'équipe a commencé par synthétiser des nanocolonnes d'or et des nanobipyramides pentagonales, des formes courantes chez les nanoparticules, en ajoutant des étapes afin de contrôler le plus précisément possible leur cristallinité. Il s'agit de vérifier que les atomes s'arrangent de façon identique dans toutes les nanoparticules afin qu'elles soient le plus semblables possible. Les chercheurs ont ainsi obtenu des nanoparticules monodisperses, c'est-à-dire de même masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre la contribution du corps à...), de mêmes dimensions et de même cristallinité. Ils ont ensuite identifié la réponse vibratoire de ces matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets.), et ont donc mesuré les pics de fréquence (En physique, la fréquence désigne en général la mesure du nombre de fois qu'un phénomène périodique se reproduit par unité de temps. Ainsi lorsqu'on emploie le mot...) de ces particules par spectroscopie Raman. Les scientifiques ont alors constaté que, en fonction de l'arrangement (La notion d'arrangement est utilisée en probabilités, et notamment pour les dénombrements en analyse combinatoire.) des nanoparticules entre elles lorsqu'elles sont déposées, de nouveaux pics d'émission peuvent apparaître et qu'il faut bien prendre cet arrangement en compte lors de ces mesures. Les chercheurs espèrent à présent mieux comprendre ces interactions entre nanoparticules et élargir leurs travaux à d'autres formes de nanoparticules, comme les cubes.

Ces travaux ont mobilisé des chercheurs du Laboratoire interdisciplinaire (Un travail interdisciplinaire intègre des concepts provenant de différentes disciplines.) Carnot de Bourgogne (ICB, CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français (EPST).), Université Bourgogne/Université Technique Belfort-Montbéliard), de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for Theoretical...) lumière matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide, l'état...) (ILM, CNRS/Université Claude Bernard), du laboratoire De la molécule (Une molécule est un assemblage chimique électriquement neutre d'au moins deux atomes, qui peut exister à l'état libre, et qui représente la plus petite quantité de...) aux nano-objets: réactivité, interactions et spectroscopies (MONARIS, CNRS/Sorbonne Université), du Laboratoire de réactivité de surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est souvent abusivement confondu avec sa...) (LRS, CNRS/Sorbonne Université) et du Laboratoire de physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens général et ancien, la physique...) et d'étude des matériaux (LPEM, CNRS/Sorbonne Université/ESPCI Paris).

Référence:
Hervé Portales, Nicolas Goubet, Sandra Casale, Xiang Zhen Xu, Mostapha Ariane, Alain Mermet, Jérémie Margueritat, Lucien Saviot. Light Scattering by Long Narrow Gold Nanocrystals: When Size, Shape, Crystallinity, and Assembly Matter. ACS Nano 14, 4395-4404 (2020).

DOI: https://doi.org/10.1021/acsnano.9b09993
Cet article vous a plu ? Vous souhaitez nous soutenir ? Partagez-le sur les réseaux sociaux avec vos amis et/ou commentez-le, ceci nous encouragera à publier davantage de sujets similaires !
Page générée en 0.706 seconde(s) - site hébergé chez Amen
Ce site fait l'objet d'une déclaration à la CNIL sous le numéro de dossier 1037632
Ce site est édité par Techno-Science.net - A propos - Informations légales
Partenaire: HD-Numérique