Synthèse et propriétés thermodynamiques des nanoalliages
Le groupe MeANS travaille sur la fabrication et la caractérisation structurale de nanoparticules bimétalliques, aussi appelées nanoalliages, depuis 2004. Nous avons développé des techniques de déposition de phase vapeur (évaporation thermique et ablation par laser pulsé) permettant de fabriquer des nanoalliages de taille et composition contrôlés. Nous utilisons et développons les multifonctionnalités de la microscopie électronique en transmission, notamment l’imagerie haute résolution corrigée en aberration, pour étudier les mécanismes de croissance et le diagramme de phase propre aux nanoalliages. En effet, en plus de la température et de leur composition qui influencent la structure atomique des matériaux massifs, la structure des nanoparticules bimétalliques dépend aussi de leur taille, forme, interfaces avec l’environnement et de l’éventuelle présence de défauts cristallins. Ainsi, comprendre les propriétés thermodynamiques très complexes des nanoalliages est un prérequis indispensable, car on ne peut espérer exploiter leur propriétés si on ne contrôle pas leur structure à l’échelle atomique. Motivé par des applications magnétiques, optiques ou catalytiques prometteuses, le groupe MeANS s’est spécialisé sur les nano-systèmes CoPt, CuAg, AuPd et CuAu, et travaille en étroite collaboration avec des théoriciens qui prédisent le diagramme de phase des nanoalliages grâce à des simulations atomistiques.
Dernièrement, nous avons été le premier groupe en France à maitriser la fabrication de nanoalliages à haute entropie, c’est-à-dire des nanostructures contenant jusqu’à 5 métaux (CoPtNiAuCu) proche de la composition équiatomique dont la structure crystalline est cubique faces centrées. Comprendre les mécanismes de formation, les propriétés thermodynamiques et la réactivité des ces nanostructures complexes mais à fort potentiel d’applications (catalyse et matériaux de structure) sont des challenges au cœur de nos activités actuelles.
Projets :
ANR ETNAA
ANR DINAMIC
Projet SHENA (MITI CNRS)
ANR YOSEMITE
Principaux collaborateurs : Hakim AMARA (LEM, CNRS-ONERA), Jérôme Creuze (ICMO, Université d’Orsay), Christine Mottet (CiNAM, Université d’Aix-Marseille), Riccardo Ferrando (Department of Chemistry and Industrial Chemistry, Université de Gène, Italie)
Principales publications :
Atomic-Scale Surface Segregation in Copper-Gold Nanoparticles
Grégoire Breyton, Hakim Amara, Jaysen Nelayah, Jérôme Creuze, Hazar Guesmi, Damien Alloyeau, Guillaume Wang, Christian Ricolleau
Physical Review Letters 130 (23), 236201 (2023)
Synthesis and structural properties of high-entropy nanoalloys made by physical and chemical routes
A. Barbero, C. M. Da Silva, N. O. Peña, N. Kefane, A. Jaffar, M. Thorey, H. Bouaia, J. Nelayah, G. Wang, H. Amara, C. Ricolleau, V. Huc and D. Alloyeau
Faraday Discussions 10.1039/D2FD00118G (2022)
Effect of size on the surface energy of noble metal nanoparticles from analytical and numerical approaches
H. Amara, J. Nelayah, J. Creuze, A. Chmielewski, D. Alloyeau, C. Ricolleau and B. Legrand
Physical Review B 105, 165403 (2022)
Melting properties of AgxPt1−x nanoparticles
A. Front, D. Oucheriah, C. Mottet and H. Amara
Faraday Discussions just accepted (2022)
Real-Time In Situ Observations Reveal a Double Role for Ascorbic Acid in the Anisotropic Growth of Silver on Gold
Kinanti Aliyah, Jieli Lyu, Claire Goldmann, Thomas Bizien,Cyrille Hamon, Damien Alloyeau, Doru Constantin
J. Phys. Chem. Lett., 11, 2830-2837 (2020)
Direct Measurement of the Surface Energy of Bimetallic Nanoparticles : Evidence of Vegard’s Rulelike Dependence
A. Chmielewski, J. Nelayah, H. Amara, J. Creuze, D. Alloyeau, G. Wang, C. Ricolleau
Phys. Rev. Lett. 120, 025901
Ostwald-Driven Phase Separation in Bimetallic Nanoparticle Assemblies
G. Prévot, N. T. Nguyen, D. Alloyeau, C. Ricolleau, J. Nelayah
ACS Nano, 10 (4), 4127-4133 (2016)
New insights into the mixing of gold and copper in a nanoparticle from a structural study of Au–Cu nanoalloys synthesized via a wet chemistry method and pulsed laser deposition
Hélène Prunier, Jaysen Nelayah, Christian Ricolleau, Guillaume Wang, Sophie Nowak, Anne-Félicie Lamic-Humblot and Damien Alloyeau
Phys. Chem. Chem. Phys. (2015)
Nanoalloys : Synthesis, Structure and Properties
Damien Alloyeau, Christine Mottet, Christian Ricolleau
Book published by Springer in 2012. ISBN : 978-1-4471-4013-9
Transition from core–shell to Janus chemical configuration for bimetallic nanoparticles
C. Langlois, Z. L. Li, J. Yuan, D. Alloyeau, J. Nelayah, D. Bochicchio, R. Ferrando and C. Ricolleau
Nanoscale , 4, 3381-3388 (2012)
Following Ostwald ripening in nanoalloys by high-resolution imaging with single-atom chemical sensitivity
D. Alloyeau, T. Oikawa, J. Nelayah, G. Wang, C. Ricolleau
Applied Physics Letters. 101, 121920 (2012)
Ostwald ripening in nanoalloys : when thermodynamics drives a size-dependant particle composition
D. Alloyeau, G. Prevot, C. Ricolleau, Y. Le Bouar, C. Langlois, T. Oikawa, A. Loiseau
Phys. Rev. Letters 105, 255901 (2010)
Size and shape effects on the order-disorder phase transition in CoPt nanoparticles
D. Alloyeau, C. Ricolleau, C. Mottet, T. Oikawa, C. Langlois, Y. Le Bouar, N. Braidy, A. Loiseau
Nature Materials, 8, 940-946 (2009)
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