La synthèse des nanomatériaux par voie chimique s’est longtemps développée de manière empirique à cause du manque de techniques permettant de sonder la dynamique des nano-objets en milieu liquide. Depuis quelques années, des approches dites « in situ » ont vu le jour sur toutes les techniques permettant de sonder la matière à l’échelle atomique, notamment dans le but de rationaliser les protocoles de synthèse de nanostructures complexes. Pour y parvenir, il faut révéler leurs mécanismes de croissance et identifier l’action de chaque espèce qui participe à la réaction. Cependant, une telle étude reste difficile à mener, d’un côté parce que chaque technique in situ ne présente qu’une information partielle ou indirecte de la synthèse, et de l’autre parce qu’un seul réactif peut jouer plusieurs rôles dans ce processus.

Figure :
Images STEM résolues en temps montrant la croissance anisotrope de nano-bâtonnets d’argent sur une bipyramide d’or. Barre d’échelle 50 nm.
Des chercheurs du laboratoire MPQ, en collaboration avec le Laboratoire de physique des solides (LPS, CNRS/université Paris-Sud) et du synchrotron SOLEIL (ligne SWING) ont combiné trois techniques in situ permettant de sonder en temps réel la croissance de nanorods d’argent sur des bipyramides d’or (voir figure) : la spectroscopie d’absorbance UV-Visible (UV-Vis), la diffusion des rayons X aux petits angles (SAXS) et la microscopie électronique en transmission en cellule liquide (MET Liquide). La force de cette approche multimodale est qu’elle permet de corréler des informations structurales indirectes mais obtenues sur l’ensemble des nanostructures en la solution (SAXS et UV-Vis) à de l’imagerie directe de la croissance de nanostructures individuelles (MET Liquide). Cette vision croisée et multi-échelle sur la dynamique de nanostructures en solution a mis en évidence un rôle inattendu de l’acide ascorbique, un réducteur largement employé dans la synthèse de nanoparticules, dans la formation de nanostructures anisotropes. Ces résultats sont publiés dans la revue Journal of Physical Chemistry Letters.
 

Contact :
Damien Alloyeau (damien.alloyeau@u-paris.fr)

Référence :
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, et Doru Constantin, J. Phys. Chem. Lett. 11, 2830 (2020)

À lire aussi

Neutralisation des nanoparticules dans les cellules pulmonaires

Neutralisation des nanoparticules dans les cellules pulmonaires

Comment l’organisme réagit-il en cas d’inhalation de nanoparticules ? Dans une collaboration impliquant les chercheur.se.s de l’équipe MEANS au laboratoire MPQ, l’évolution de nanofeuillets de disulfure de molybdène dans des poumons de souris a pu être suivie jusqu’à...

Des nano-étoiles en or aux multiples facettes

Des nano-étoiles en or aux multiples facettes

Des chercheurs du laboratoire Matériaux et Phénomènes Quantiques ont observé par microscopie électronique la croissance en milieu liquide de nano-étoiles en or. La forme très particulière de ces nanoparticules leur confère des propriétés optiques très prometteuses...