Une synthèse simple de nanomatériaux hybrides métal/semi-conducteur

Du photovoltaïque à la photocatalyse en passant par la photodégradation, les nanomatériaux hybrides métal/semiconducteur font partie des matériaux fonctionnels incontournables des technologies qui exploitent la lumière. Peu de méthodes permettent cependant de produire rapidement et facilement des nanoobjets dissymétriques, et toutes demeurent relativement spécifiques. Une équipe de l'ICMCB (CNRS/Université de Bordeaux) et du LOMA (CNRS/Université de Bordeaux), en collaboration avec la Southern University of Science and Technology de Shenzhen en Chine, a développé une stratégie générale de synthèse innovante qui exploite un faisceau laser focalisé pour produire des nanoplots métalliques uniques à la surface de nanobâtonnets semi-conducteurs. Ces résultats sont à retrouver dans la revue ACS Nano.


Les nanohétérodimères métal/semi-conducteur sont des nanomatériaux hybrides qui comportent une partie semi-conductrice liée chimiquement à une partie métallique. Grâce à une synergie entre les propriétés de chacun des composants, cette architecture hybride donne lieu à une forte séparation de charge induite par la lumière, qui ouvre des voies très prometteuses pour la conversion photovoltaïque, la détection de gaz, la production d'hydrogène par séparation photocatalytique directe de l'eau ou la photodégradation des contaminants organiques. Néanmoins, les méthodes de synthèse de ces nanomatériaux restent encore trop spécifiques et manquent de polyvalence.

Dans ce contexte, des chercheurs de l'Institut de chimie de la matière condensée de Bordeaux (ICMCB, CNRS/Université de Bordeaux) et du Laboratoire ondes et matière d'Aquitaine (LOMA, CNRS/Université de Bordeaux), en collaboration avec le Department of electrical and electronic engineering (Université de Shenzhen, Chine), proposent une nouvelle approche, très générale et applicable aussi bien en milieu aqueux qu'en phase organique, qui utilise la lumière très intense d'un faisceau laser focalisé. Cette approche permet la formation par photodéposition laser en solution de nanoparticules (nanoplots) métalliques, ici d'or, à l'extrémité de nanobâtonnets semi-conducteurs de type sulfure de Cadmium avec de très bons rendements. Un modèle incluant tous les paramètres de synthèse permet même de prédire quantitativement la croissance de ces têtes ou plots métalliques sur les bâtonnets, sachant que l'optimisation de leur taille accroit significativement les rendements photocatalytiques des applications. A présent, les chercheurs tentent d'étendre cette approche à la photodéposition laser par photooxydation.

Référence:
Hole Scavenging and Electron-Hole Pair Photoproduction Rate: Two Mandatory Key Factors to Control Single-Tip Au-CdSe/CdS Nanoheterodimers
Junjie Hao, Haochen Liu, Kai Wang, Xiao Wei Sun, Jean-Pierre Delville et Marie-Helene Delville., ACS Nano, 30 août 2021.
https://doi.org/10.1021/acsnano.1c06383

Contacts:
- Marie-Hélène Delville - Chercheuse, Institut de chimie de la matière condensée de Bordeaux (ICMCB, CNRS/Université de Bordeaux) -
marie-helene.delville at icmcb.cnrs.fr
- Christophe Cartier dit Moulin - Chercheur à l'Institut parisien de chimie moléculaire & Chargé de mission pour la communication scientifique de l'INC - inc.communication at cnrs.fr
- Anne-Valérie Ruzette - Chargée scientifique pour la communication - Institut de chimie du CNRS - anne-valerie.ruzette at cnrs.fr
- Stéphanie Younès - Responsable Communication - Institut de chimie du CNRS - inc.communication at cnrs.fr