Centre d’Élaboration de Matériaux et d’Etudes Structurales (UPR 8011)


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Nanocristaux cœur-coquille Fer-Or : une question d’équilibre

Publié dans Nanoletters

par Evelyne Prevots - publié le

La nature et l’état de contrainte des facettes exposées déterminent la capacité des nanocristaux à accrocher ou dissocier certaines molécules. Ils peuvent être maitrisés en transposant les conditions de croissance d’îlots sur substrat cristallin à des nanocristaux cœur-coquille. C’est ce que viennent de montrer une équipe du CEMES et ses collaborateurs dans des nanoparticules Fer-Or (Fe@Au). Ces travaux sont publiés dans la revue Nanoletters.

Les nanocristaux fer-or ont été élaborés par croissance cristalline dans un bâti ultravide de pulvérisation cathodique. Une couche d’alumine amorphe sert de substrat et de couche de couverture aux nanocristaux. Les conditions de dépôt ont été optimisées pour favoriser la croissance épitaxiale de l’or sur les nanocristaux de fer, formés en premier lieu et jouant le rôle de nanosubstrats.

Au travers d’analyses fines en microscopie électronique en transmission, les chercheurs du CEMES avec la collaboration d’un chercheur du LMA-INA (Zaragoza, Espagne), sont parvenus à déterminer de façon précise la morphologie originale de ces nanocristaux, formés de nanocubes de fer entourés de 6 pyramides d’or tronquées. Cette morphologie est d’autant plus remarquable que i) la taille des nanocristaux n’est que de 13 nm ; ii) les pyramides d’or assurent une couverture complète du cœur ; iii) cette morphologie permet de contrôler la nature des facettes d’or exposées et donc de favoriser l’accrochage de molécules cibles. S’il s’avère stable, ce type de morphologie est donc particulièrement optimal pour nombre d’applications en biologie médicale. (image jointe)

La stabilité de cette morphologie, et en particulier le bénéfice éventuel de son évolution vers une géométrie de type Janus dans laquelle une des pyramides d’or croît au détriment des autres, a été analysée en calculant l’évolution des différentes contributions énergétiques de volume et de surface avec la géométrie et la composition des nanocristaux. Les chercheurs ont ainsi pu mettre en évidence la stabilité inhabituelle de la géométrie cœur-coquille dans ce système, pour une large gamme de taille. Ils attribuent cette stabilité à la faible contribution élastique associée au petit désaccord paramétrique à l’interface fer-or comparé à la contribution de l’énergie de surface.

 

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Distribution cœur @coquille dans un nanocristal Fe-Au observé en STEM-HAADF – les spectres EDX bleu et rouge correspondent aux régions bleue et rouge indiquées sur l’image.
© CEMES-CNRS

 

Contact

Dr Marie-Jose Casanove : casanove chez cemes.fr

 

Référence

Fully Crystalline Faceted Fe–Au Core–Shell Nanoparticles - C. Langlois †, P. Benzo †, R. Arenal ‡§, M. Benoit †, J. Nicolai †, N. Combe †, A. Ponchet †, and M. J. Casanove* †, Nano Lett., 2015, 15 (8), pp 5075–5080.

DOI : 10.1021/acs.nanolett.5b02273