Nouvelle approche des nanomatériaux
Au cours de ce processus, l'équipe a découvert un phénomène intriguant
Des scientifiques de l'université Friedrich Schiller d'Iéna et de l'université Friedrich Alexander d'Erlangen-Nuremberg, toutes deux en Allemagne, ont réussi à mettre au point des nanomatériaux en utilisant une approche dite ascendante. Comme l'indique la revue scientifique ACS Nano, ils exploitent le fait que les cristaux se développent souvent dans une direction spécifique au cours de la cristallisation. Les nanostructures qui en résultent, qui se présentent sous la forme de "tiges vermiformes et décorées", pourraient être utilisées dans diverses applications technologiques.
"Nos structures pourraient être décrites comme des tiges vermiformes décorées", explique le professeur Felix Schacher. "Dans ces tiges se trouvent des nanoparticules sphériques ; dans notre cas, il s'agissait de silice. Toutefois, au lieu de la silice, on pourrait également utiliser des nanoparticules conductrices ou des semi-conducteurs, voire des mélanges, qui peuvent être distribués de manière sélective dans les nanocristaux à l'aide de notre méthode", ajoute-t-il. En conséquence, l'éventail des applications possibles en science et en technologie est large, allant du traitement de l'information à la catalyse.
Comprendre et contrôler le processus de formation
"L'objectif premier de ce travail était de comprendre la méthode de préparation en tant que telle", explique le chimiste. Pour produire des nanostructures, il existe deux approches différentes : les particules les plus grosses sont broyées jusqu'à atteindre une taille nanométrique, ou les structures sont construites à partir de composants plus petits. "Nous voulions comprendre et contrôler ce processus de construction", explique M. Schacher. Pour ce faire, l'équipe a utilisé des particules individuelles de dioxyde de silicium, connues sous le nom de silice, et a greffé des molécules de polymère en forme de chaîne pour former une sorte de coquille.
Croissance cristalline directionnelle
"On pourrait imaginer cela comme des cheveux sur une sphère", explique le scientifique. Il ajoute : "Ces poils sont constitués d'un matériau appelé "poly-(isopropyl-oxazoline)". Cette substance cristallise lorsqu'elle est chauffée. Et c'est là l'idée de notre méthode : les cristaux ne poussent presque jamais dans toutes les directions simultanément, mais préfèrent une direction particulière. C'est ce qu'on appelle l'anisotropie. C'est ainsi que nous avons pu faire croître nos nanostructures de manière délibérée".
Au cours de ce processus, l'équipe a découvert un phénomène intriguant. "Pour que le polymère cristallise, il faut de minuscules quantités qui ne sont pas liées à la surface d'une particule, mais qui sont librement présentes dans la solution de réaction, agissant comme une sorte de colle. Nous avons découvert que les quantités requises sont si faibles qu'elles sont à peine détectables. Mais elles sont nécessaires", ajoute-t-il.
Une collaboration étroite
M. Schacher se réjouit tout particulièrement de la collaboration unique qui a rendu cette recherche possible. "Sans l'excellente coopération avec le professeur Michael Engel de l'université d'Erlangen, ce travail n'aurait pas pu être réalisé", souligne le scientifique d'Iéna. "À l'aide de simulations informatiques qui décrivent le comportement à plusieurs échelles, nous avons pu résoudre les processus moléculaires complexes qui sous-tendent la formation des nanostructures. C'était un défi passionnant", ajoute Engel.
Les deux scientifiques concluent : "Nous avons eu l'occasion de participer ensemble à un programme de l'Institut Kavli de physique théorique (KITP) de l'Université de Californie à Santa Barbara au début de cette année. Au cours de cet atelier, nous avons rédigé ensemble ce manuscrit. Les expériences sous-jacentes avaient bien sûr été menées auparavant, en partie dans le cadre du centre de recherche collaborative TRR 234 "CataLight" financé par la Fondation allemande pour la recherche. Mais l'atmosphère stimulante de l'atelier nous a donné l'élan nécessaire pour achever ce travail".
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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