La microscopie électronique quantitative permet d’étudier des contraintes mécaniques dans des nanoparticules.

3 janvier 2008

Les nanoparticules métalliques présentent des propriétés opto-électroniques exceptionnelles qui trouvent des applications dans la plasmonique, les biosenseurs et la nanomédecine. Les nouvelles techniques de synthèse permettent un contrôle précis de la taille et de la forme de ces particules et produisent de nouvelles morphologies qui ne peuvent pas être caractérisées par les techniques habituelles. Les nanoparticules d’or décaédriques présentant une symétrie d’ordre 5 en sont un exemple. Ces dernières présentent des contraintes mécaniques intrinsèques car la symétrie de rotation d’ordre cinq est interdite dans les solides cristallins de grande taille. Sa présence nécessite un réaménagement complexe de la structure à l’échelle atomique.

Les chercheurs du CEMES et de l’université de Vigo en Espagne ont déterminé la structure des nanoparticules décaédriques et leurs contraintes internes en couplant la microscopie électronique de pointe au calcul des déformations locales par analyse d’images. Les mesures confirment la présence d’un défaut de rotation au sein de la particule, ce qui est cohérent avec le modèle de déformation communément admis. Toutefois, les chercheurs ont également observé des gradients de cisaillement qui sont absents des modèles. En comparant ce résultat au calcul des déformations locales par la méthode des éléments finis, l’effet de l’anisotropie élastique sur l’état des contraintes dans ces nanoparticules est mis en évidence. La compréhension de la structure interne de ces nanoparticules décaédriques permettrait de prédire leur mode de croissance, leur stabilité ainsi que leurs propriétés électroniques avec comme objectif ultérieur la synthèse de particules aux propriétés optiques et électroniques bien définies.

: Les franges de Moiré obtenues par microscopie électronique d’une particule d’or décaédrique présentent une symétrie de rotation d’ordre 5.

En savoir plus

Effects of elastic anisotropy on strain distributions in decahedral gold nanoparticles, C. L. Johnson, E. Snoeck, M. Ezcurdia, B. Rodríguez-González, I. Pastoriza-Santos, L.M. Liz-Marzán, M.J. Hÿtch, Nature Materials 7, 120 - 124 (2007)

Les auteurs

Craig L. Johnson (CNRS), Etienne Snoeck (directeur de recherche, CNRS), Manex Ezcurdia (CNRS), Benito Rodríguez-González (Universidade de Vigo, Espagne), Isabel Pastoriza-Santos (Universidade de Vigo, Espagne), Luis M. Liz-Marzán (Universidade de Vigo, Espagne), Martin J. Hÿtch (chercheur CNRS).

Contact

Martin Hytch, Chargé de Recherche CNRS, martin.hytch cemes.fr

Contact département

Jean-Michel Courty, jean-michel.courty cnrs-dir.fr
Karine Penalba, karine.penalba cnrs-dir.fr

Informations complémentaires

Centre d’élaboration de matériaux et d’études structurales (CEMES), Unité Propre de Recherche 8011 :

Site du laboratoire : http://www.cemes.fr/
Page de l’équipe de recherche : http://www.cemes.fr/nMat