Auto-assemblage électrostatique d’un système binaire de nanoparticules dans un réseau diamant

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Des particules de tailles très variées, de l’atome aux colloïdes, peuvent former des cristaux. En jouant sur la charge de certaines particules, il est possible d’obtenir par auto-assemblage une structure cristalline bien définie. C’est ainsi qu’une équipe de recherche de Northwestern University à Chicago a réalisé l’auto-assemblage de nanoparticules d’or et d’argent en une structure cristalline de type diamant. La surface des nanoparticules métalliques a été fonctionnalisée par différents thiols qui permettent d’induire une charge négative à la surface des particules d’or et positive à celle des particules d’argent. En mélangeant des solutions de concentrations comparables en particules de chaque type, on observe que ces nanoparticules s’auto-assemblent pour former des cristaux dans la structure diamant, dans laquelle chaque nanoparticule d’or est entourée de 4 proches voisins qui sont des particules d’argent de charge opposée disposées au sommet d’un tétraèdre. Cette structure a été contrôlée par diffraction X et par microscopie électronique à balayage. Des assemblages de plusieurs millions de particules ont été obtenus, permettant d’obtenir de véritables cristaux de dimensions microniques parfaitement facettés. La charge et la taille des nanoparticules (environ 5 nm) sont des facteurs déterminants de l’auto-assemblage : si la quantité de charge portée par les nanoparticules est trop importante, les particules de charges opposées se collent les unes aux autres pour former rapidement et irrémédiablement un agrégat amorphe. D’autre part, la taille nanométrique des particules qui limite la portée des forces attractives ou répulsives à des distances du même ordre de grandeur que leur propre dimension permet de favoriser une cristallisation ordonnée. Ce travail fournit de nouveaux éléments pour mieux comprendre les phénomènes de cristallisation à l’échelle nanométrique, et comble un vide dans notre vision globale des processus de cristallisation des particules et des biomolécules.

Source :

Northwestern University - http://dysa.northwestern.edu/index_files/Page1006.htm

Rédacteur :

Rémi Delville, science@consulfrance-houston.org
Roland Hérino, attache.science@consulfrance-houston.org

Voir en ligne : http://www.bulletins-electroniques….