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Actualités scientifiques

Paris, 16 février 2015

Une nano-bague en or a-t-elle les mêmes propriétés mécaniques et électroniques que l’or massif ?

 

 

Des chercheurs de l’IEMN, en collaboration avec des équipes belges et espagnoles, ont fabriqué des nanoparticules d’or de moins de 10 nanomètres puis ils ont étudié leur déformation sous la pointe d’un microscope à force atomique. La compréhension des paramètres modifiant les propriétés de ces nanoparticules permet d’envisager d’un nouveau jour leurs applications potentielles. Ces résultats ont été publiés dans la revue Nanoscale.

 

Les nanoparticules sont aujourd’hui utilisées pour de nombreuses applications, notamment en médecine où elles permettent de traiter une tumeur de manière très localisée. Cependant des questions fondamentales quant à leurs propriétés mécaniques et électroniques restent sans réponse.

 

Dans le cadre d’une collaboration entre trois groupes de recherche de l'Institut d'électronique de microélectronique et de nanotechnologie (IEMN, CNRS /Université Lille 1/ISEN Lille/Université de Valencienne/Ecole Centrale de Lille), de l'université de Mons-Belgique et de l'université de San Sebastian-Espagne, des chercheurs ont réalisé une exploration quantitative, combinant expérience et simulation, des propriétés mécaniques et électroniques de nanoparticules d’or de 5 nanomètres. Ces nanoparticules sont précisément des nano-jonctions moléculaires à base de nanoparticules d'or monocristallines fonctionnalisées par des molécules alkylthiols. Des milliers de ces nanoparticules, toutes identiques, ont été fabriquées grâce à la plateforme de nanotechnologie de l’IEMN.

 

Les chercheurs ont déterminé la réponse mécanique de ces nanoparticules à la pression externe exercée de manière contrôlée par un microscope à force atomique. Ce microscope dispose d’un mode spécial qui permet de mesurer directement la déformation subie par un matériau suite à la pression exercée par sa pointe. Ils se sont particulièrement intéressés à la valeur du module de Young obtenu pour ces nanoparticules : ce chiffre détermine l’élasticité d’un matériau. Plus sa valeur est élevée, moins le matériau peut se déformer pour une force donnée. Dans l’or massif, ce module de Young est isotrope : quelle que soit la direction dans laquelle on appuie pour déformer l’or, on obtient toujours la même déformation. Les chercheurs ont trouvé une réduction forte de la valeur du module de Young des nanoparticules, par rapport à l'or massif, et une influence significative de la force mécanique sur les propriétés électroniques des nano-jonctions moléculaires.

 

Ces résultats montrent que même les faibles interactions de van der Waals (qui s’exercent à des distances de l'ordre du nanomètre), par exemple entre nanoparticules ou entre nanoparticules et nano-objets, pourraient être suffisantes pour changer les propriétés électroniques d'une grande variété de dispositifs moléculaires à base de nanoparticules.

 

Des mesures semblables seraient d’un grand intérêt pour d'autres jonctions moléculaires « fonctionnelles », telles que les commutateurs moléculaires « électro-mécaniques » (e.g. diarylethene, azobenzene) pour lesquels la force appliquée peut également affecter l'isomérisation des molécules, et donc la conductivité électrique de ces dispositifs moléculaires.

Ces travaux ont été réalisés dans le cadre de la plateforme de nanotechnologie de l’IEMN, qui fait partie du réseau Renatech.

  © IEMN

© IEMN
Image avec résolution atomique faite au microscope en transmission d'un nanocristal d'or encastré dans une puce en silicium.

 

 

Références : On the mechanical and electronic properties of thiolated gold nanocrystals.
Smaali K., Desbief S., Foti G., Frederiksen T., Sanchez-Portal D., Arnau A., Nys J.P., Leclere P., Vuillaume D., Clement N.
Nanoscale, (2014) doi: 10.1039/C4NR06180B

 

Contact :
Nicolas Clément
Institut d'électronique de microélectronique et de nanotechnologie (IEMN)
nicolas.clement@iemn.univ-lille1.fr

 

Contact communication INSIS :
Muriel Ilous
muriel.ilous@cnrs-dir.fr

 

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