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Des molécules aux particules : comment les nanoagrégats d’or révolutionnent-ils notre compréhension des matériaux ?
Avec le développement rapide de la nanotechnologie, la recherche sur les nanoagrégats d’or a attiré une large attention au sein de la communauté scientifique. Ces minuscules particules d’or ont non seulement le potentiel de changer notre compréhension traditionnelle de la structure des matériaux, mais présentent également un grand potentiel dans des applications de haute technologie telles que l’optoélectronique et la catalyse. Leur diamètre est inférieur à un micromètre et il peut s'agir de molécules discrètes ou de particules colloïdales plus grosses. Pour les scientifiques des matériaux, l’étude de ces nanoagrégats d’or constitue non seulement une exploration approfondie de la matière granulaire, mais également une découverte importante de la relation entre la structure du matériau et ses performances.
Nanoclusters d'or nu et études structurelles
Les clusters d'or nus sont des clusters d'or sans coque de ligand stabilisatrice, qui peuvent être synthétisés et étudiés sous vide à l'aide de techniques de faisceaux moléculaires. Les scientifiques ont exploré la structure de ces amas en utilisant des techniques telles que la spectroscopie photoélectronique anionique, la spectroscopie infrarouge lointaine et la diffraction électronique. L’étude a montré que la structure des nanoagrégats d’or nus est significativement différente de celle des agrégats d’or stabilisés par ligand, indiquant que l’environnement chimique a une influence cruciale sur la structure des agrégats d’or.
Par exemple, Au20 forme un tétraèdre parfait, avec l’empilement de ses atomes d’or ressemblant étroitement à la disposition atomique de la structure cubique à faces centrées (fcc) de l’or métallique.
Structures de clusters d'or stabilisées par ligand
Contrairement à l’exploration des amas d’or nus, les amas d’or stabilisés par ligand présentent des structures plus complexes. Lorsque la taille des particules d'or diminue, leur structure cubique à faces centrées se transforme en une structure icosaédrique centrale, telle que Au13. Cette transformation améliore la stabilité des amas d’or.
Les amas d'or icosaédriques se trouvent dans de nombreux amas d'or, reliés par le partage de sommets, la fusion de faces et des bi-icosaèdres interpénétrants.
Amas d'or discrets et leurs applications
Les clusters moléculaires bien définis contiennent généralement des ligands organiques, qui doivent être éliminés pour générer des clusters d'or nus dans les applications catalytiques. Cela se fait généralement par incinération à haute température, mais peut également être réalisé chimiquement à des températures plus basses.
Amas d'or colloïdal et leurs propriétés optiques
Les amas d'or peuvent également exister sous forme colloïdale, souvent avec des revêtements de surface d'alkylthiols ou de protéines. Ces particules d’or ont des applications potentielles dans la coloration immunohistochimique. Les nanoparticules métalliques présentent de fortes propriétés d’absorption dans la région de la lumière visible, ce qui améliore leur potentiel d’application dans le développement de dispositifs optiques.
La longueur d'onde de la bande de résonance plasmonique de surface (SPR) dépend de la taille et de la forme des nanoparticules.
Propriétés catalytiques des clusters d'or
Le potentiel catalytique des clusters d’or est également exceptionnel dans la catalyse environnementale. Par exemple, lorsque des agrégats d’or sont implantés à la surface de FeOOH, ils peuvent catalyser l’oxydation du CO à température ambiante. De plus, l'activité catalytique des clusters d'or sur des supports TiO2 peut être réalisée à des températures extrêmement basses, montrant une forte corrélation entre leur structure et leurs performances catalytiques.
Les caractéristiques structurelles des nanoagrégats d'or affectent leurs propriétés catalytiques, ce qui en fait un sujet important pour étudier les effets de leur taille et de leur structure sur les propriétés catalytiques.
Fin
L’étude des nanoagrégats d’or non seulement approfondit la compréhension des scientifiques sur les nanomatériaux, mais donne également lieu à une variété de nouvelles possibilités d’application. La manière dont ces minuscules particules saisiront le cœur de la science des matériaux du futur et les limites de la connaissance et de la technologie qu’elles révéleront constitueront sans aucun doute une direction importante pour l’exploration future de la communauté scientifique.
