Taille record pour un supracristal en or

Publié par Adrien le 26/05/2021 à 09:00
Source: CNRS INP
En utilisant un dispositif microfluidique, des chercheurs et des chercheuses ont synthétisé un supracristal de nanoparticules d'or de taille, tout en visualisant au fur et à mesure sa croissance à l'aide de la diffusion des rayons X.

Les nanoparticules peuvent s'assembler entre elles, à l'instar des atomes (Un atome (du grec ατομος, atomos, « que l'on ne peut...), dans des structures périodiques, appelées supracristaux. Leurs applications sont multiples, de la catalyse (La catalyse est l'action d'une substance appelée catalyseur sur une transformation chimique...) à la détection, mais elles exigent des assemblages réguliers, avec le moins de défauts possible. Malgré des progrès récents, il est toujours difficile de produire de manière fiable des structures de grande taille. Une équipe du Laboratoire de physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la...) des solides à Orsay (LPS, CNRS/Université Paris-Saclay), en collaboration avec deux équipes espagnoles a démontré la formation de supracristaux parfaitement ordonnés, d'au moins 0,5 mm². Ce travail a été publié dans la revue Advanced Functional Materials.


Figure: L'assemblage d'un supracristal dans un canal microfluidique est suivi dans le temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le...) par diffusion (Dans le langage courant, le terme diffusion fait référence à une notion de...) des rayons X - (le trait vert (Le vert est une couleur complémentaire correspondant à la lumière qui a une longueur d'onde...) représente le faisceau de rayons X). Après formation, le cristal (Cristal est un terme usuel pour désigner un solide aux formes régulières, bien que...) est extrait et disséqué par tranche à l'aide d'un faisceau d'ions. Chaque tranche est imagée par microscopie (La microscopie est l'observation d'un échantillon (placé dans une préparation microscopique...) électronique pour reconstruire l'empilement en trois dimensions (Dans le sens commun, la notion de dimension renvoie à la taille ; les dimensions d'une pièce...) visible à droite.
© C. Hamon, LPS.

Parmi la variété de formes que l'on peut synthétiser, les chercheurs ont choisi des octaèdres. Ces objets sont proches des sphères, mais ne forment pourtant pas de structures compactes comme elles. Ils s'auto-assemblent selon trois réseaux distincts (simple hexagonal simple, monoclinique ou réseau (Un réseau informatique est un ensemble d'équipements reliés entre eux pour échanger des...) de Minkowski), qui peuvent se retrouver parfois mêlés dans un seul échantillon (De manière générale, un échantillon est une petite quantité d'une matière, d'information, ou...). Ce polymorphisme explique probablement pourquoi il est si difficile d'obtenir des empilements réguliers d'octaèdres.

Les chercheurs ont esquivé le problème en confinant une solution de particules dans un canal microfluidique recouvert d'une fine membrane perméable. Pendant le séchage lent et contrôlé (pervaporation) de la solution, ils ont suivi la formation du supracristal, dans le temps et l'espace, par la diffusion des rayons X. Ils ont appris ainsi que le processus commence par la concentration des nanoparticules dans le canal, suivie par la nucléation et la croissance du supracristal. L'orientation (Au sens littéral, l'orientation désigne ou matérialise la direction de l'Orient (lever du soleil...) de celui-ci ne change pas pendant la croissance et il finit par adopter la forme du canal. C'est l'isolement du canal de l'air (L'air est le mélange de gaz constituant l'atmosphère de la Terre. Il est inodore et...) ambiant par la membrane qui explique la grande taille d'échantillon et sa qualité.

L'assemblage ainsi obtenu a été étudié par microscopie électronique: le supracristal est découpé par un faisceau d'ions et chaque tranche est imagée. On peut ainsi reconstituer la structure tridimensionnelle et, en combinant cette information avec celle obtenue par rayons X, identifier le réseau comme étant monoclinique. La pervaporation stabilise donc cette structure particulière aux dépens des autres arrangements possibles et permet ainsi d'obtenir des supracristaux de grande taille, avec des applications potentielles à la chimie (La chimie est une science de la nature divisée en plusieurs spécialités, à...) analytique.

Référence
Structure and Formation Kinetics of Millimeter-Size Single Domain Supercrystals.
D. García-Lojo, E. Modin, S. Gómez-Graña, M. Impéror-Clerc, A. Chuvilin, I. Pastoriza-Santos, J. Pérez-Juste, D. Constantin, C. Hamon, Advanced Functional Materials, Publié le 22 avril 2021.
DOI: 10.1002/adfm.202101869.
Article disponible sur la base d'archives ouvertes hal
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 0.005 seconde(s) - site hébergé chez Contabo
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