Une "nano pipette" pour obtenir des gouttes d’alliage métallique de quelques zeptolitres et étudier leur cristallisation

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L’étude des transitions de phase d’objets de dimensions nanométriques constitue un domaine de recherche fondamentale important, mais extrêmement délicat, surtout en ce qui concerne la cristallisation dans la mesure où les comportements observés peuvent être dominés par les effets d’interface. L’idéal est de disposer de "nano gouttes" quasiment libres de support, si possible dans le vide, mais les conditions expérimentales sont alors particulièrement difficiles à maîtriser.

Une avancée importante dans ce domaine vient certainement d’être réalisée par une équipe de Brookhaven National Laboratory (New York), qui a réussi à mettre au point une pipette capable de délivrer dans le vide des gouttelettes d’un alliage en fusion d’un volume de quelques zeptolitres (10- 21 l). Le corps de la pipette est constitué d’un nanotube de Ge qui sert de support mécanique pour maintenir stable l’extrémité de la pipette dans le vide. L’extrémité de la pipette est formée d’un réservoir d’un alliage binaire Au-Ge dont la composition est proche de l’eutectique. L’ensemble est encapsulé dans une enveloppe auto-assemblée faite de plusieurs couches de graphène. Pour utiliser la pipette, l’ensemble est chauffé au dessus de la température de fusion de l’alliage (361°C), et l’expulsion d’une goutte de l’alliage liquide est obtenue en perforant l’enveloppe de graphène à l’aide d’un pulse de faisceau d’électrons focalisé qui crée une ouverture de l’ordre du nanomètre. La gouttelette formée d’un volume d’environ 30 zeptolitres est parfaitement sphérique et ne renferme aucune impureté ce qui en fait un outil idéal pour l’étude expérimentale de la cristallisation. Lorsque la température se stabilise à environ 305°C, les chercheurs observent une transition de phase qui se manifeste par la formation de facettes qui se déplacent aléatoirement sur toute la surface de la gouttelette ; quand la température diminue, le phénomène stoppe et la gouttelette se solidifie pour former un cristal. L’analyse des images obtenues en microscopie électronique à transmission et des transformées de Fourier de certaines zones de ces images permet aux auteurs de discuter en détail du mécanisme de cristallisation qui ainsi ne résulte pas d’une nucléation dans le volume du liquide, mais qui est induit par le facettage de la surface de la phase liquide.

Source :

http://www.bnl.gov/bnlweb/pubaf/pr/PR_display.asp?prID=07-41

Rédacteur :

Romaric Fayol - deputy-phys.mst@consulfrance-houston.org - Roland Hérino - attache-phys.mst@consulfrance-houston.org

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