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Le réarrangement atomique de nanoparticules capturé en temps réel et en détail

rearrangement atomique nanoparticules
| Kateryna Kon/Shutterstock

En nanoingénierie, la synthèse de matériaux à l’échelle nanométrique est un processus hautement contrôlé. Toutefois, jusqu’à présent, les scientifiques ne pouvaient gérer que le début et la fin de cette synthèse, sans réellement avoir de maîtrise sur son déroulement. Mais récemment, des physiciens ont réussi à observer en temps réel le réarrangement atomique de nanoparticules durant leur synthèse. Une prouesse qui devrait ouvrir de nouvelles voies dans la fabrication de matériaux. 

Des scientifiques du laboratoire Ames du département américain de l’énergie, ont mis au point un système d’observation du réarrangement d’atomes en temps réel au moyen d’une microscopie électronique à balayage en transmission sans aberrations au cours de la synthèse de nanoparticules intermétalliques (iNPs).

En collaboration avec Wenyu Huang, professeur associé au département de chimie de la Iowa State University et scientifique au laboratoire Ames, ils ont examiné des nanoparticules constituées d’un alliage platine-étain. Ces iNPs uniques ont des applications dans la conversion de carburants écoénergétiques et la production de biocarburants, et constituent l’un des axes du groupe de recherche de Huang.

Cette vidéo montre le réarrangement atomique en temps réel lors de la synthèse de nanoparticules :

« Lors de la formation de ces matériaux, il nous manquait beaucoup d’informations sur le processus, qui nous sont utiles pour optimiser les propriétés catalytiques » déclare Huang. En suivant le mouvement d’atomes métalliques de platine et d’étain lors de la formation d’iNPs à l’aide d’une microscopie avancée à haute température, des phases intermédiaires ont été découvertes avec leurs propres propriétés catalytiques.

formation inp microscope
Image montrant la structuration atomique de nanoparticules en temps réel durant leur synthèse. Crédits : Tao Ma et al. (2019)

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« La synthèse conventionnelle des matériaux se concentre sur le début et la fin d’une réaction, sans grande compréhension de la voie qui y mène. L’observation atomique du processus d’alliage a conduit à la découverte de la voie de réaction » explique Lin Zhou, physicien et co-auteur de l’étude publiée dans la revue Chem.

« Une fois que nous connaissions les états intermédiaires, nous pouvions contrôler la réaction afin qu’elle s’arrête où nous le souhaitions. Cela ouvre une nouvelle façon de prédire et de contrôler la découverte de nouveaux matériaux » conclut-il.

Source : Chem

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