Croissance de matériaux cristallins constitués de nanomètres

May 01, 2023

Premiers aperçus du cristal d'ingénierie croissance par des nanoclusters métalliques atomiquement précis ont été réalisés dans une étude réalisée par des chercheurs à Singapour, en Arabie Saoudite et en Finlande. Les travaux ont été publiés dans Nature Chemistry.

La matière solide ordinaire est constituée d'atomes organisés en un réseau cristallin. Le caractère chimique des atomes et la symétrie du réseau définissent les propriétés de la matière, par exemple, s'il s'agit d'un métal, d'un semi-conducteur ou d'un isolant électrique. La symétrie du réseau peut être modifiée par les conditions ambiantes telles que la température ou la haute pression, qui peuvent induire des transitions structurelles et transformer même un isolant électrique en un conducteur électrique, c'est-à-dire un métal.

Des entités identiques plus grandes telles que des nanoparticules ou des nanoclusters métalliques atomiquement précis peuvent également s'organiser en un réseau cristallin, pour former ce que l'on appelle des méta-matériaux. Cependant, les informations sur la manière de concevoir la croissance de ces matériaux à partir de leurs éléments constitutifs sont rares, car la croissance cristalline est un processus d'auto-assemblage typique.

Aujourd'hui, les premières informations sur la croissance des cristaux d'ingénierie par des nanoclusters métalliques de précision atomique ont été obtenues dans une étude réalisée par des chercheurs à Singapour, en Arabie saoudite et en Finlande. Ils ont synthétisé des amas métalliques constitués de seulement 25 atomes d'or, d'un nanomètre de diamètre. Ces amas sont solubles dans l'eau grâce aux molécules de ligand qui protègent l'or. Ce matériau en grappe est connu pour s'auto-assembler en monocristaux compacts bien définis lorsque le solvant aqueux est évaporé. Cependant, le chercheur a trouvé un nouveau concept pour réguler la croissance cristalline en ajoutant des ions moléculaires tétra-alkyl-ammonium dans le solvant. Ces ions affectent la chimie de surface des amas d'or, et il a été observé que leur taille et leur concentration ont un impact sur la taille, la forme et la morphologie des cristaux formés. Remarquablement, des images de microscopie électronique à haute résolution de certains des cristaux ont révélé qu'ils sont constitués de chaînes polymères d'amas avec des liaisons interparticules à quatre atomes d'or. La chimie de surface démontrée ouvre désormais de nouvelles voies pour concevoir des méta-matériaux à base de clusters métalliques pour l'étude de leurs propriétés électroniques et optiques.

- Ce communiqué de presse a été initialement publié sur le site Web de l'Université de Jyväskylä