(PhysOrg.com) -- Et si vous pouviez transformer toute la botte de foin en aiguilles ? Au lieu de chercher un objet, vous auriez 10 milliards d'articles souhaités soigneusement disposés devant vous. C'est ce que les chercheurs du Pacific Northwest National Laboratory ont fait pour les scientifiques analysant des nanoparticules. En utilisant la technique d'atterrissage en douceur des ions développée au PNNL, les scientifiques ont préparé un homogène, échantillon de grappes d'or sans contaminants, minuscules particules composées de 11 atomes d'or chacune. L'équipe a ensuite analysé les échantillons dans le nouveau microscope électronique à transmission à correction d'aberration ou MET à l'EMSL.

"C'est une approche très prometteuse pour la préparation d'échantillons MET, " a déclaré le Dr Julia Laskin, un physico-chimiste du PNNL qui a dirigé les recherches.

Autour du monde, les scientifiques utilisent la MET pour obtenir des données détaillées sur la structure de nouveaux catalyseurs et d'autres matériaux. Un exemple est l'or, qui peuvent être des catalyseurs hautement réactifs et excellents sous forme de nanoparticules. Cependant, l'analyse MET peut détruire les particules de taille subnanométrique examinées. Donc, les scientifiques doivent continuellement rechercher des échantillons hétérogènes conventionnels pour trouver davantage de particules qu'ils souhaitent analyser. En utilisant la technique de préparation d'échantillons d'atterrissage en douceur des ions, les scientifiques font le travail plus rapidement car les 10 milliards de particules sont les mêmes.

"Le TEM est la technique de pointe pour caractériser les petites particules, " a déclaré le Dr Grant Johnson, un physico-chimiste au PNNL et le premier boursier postdoctoral Linus Pauling Distinguished. « C'est une façon de rendre ce processus précieux plus facile. »

L'équipe de recherche s'est concentrée sur les amas d'or de 11 atomes. Les amas d'or ont des propriétés chimiques et physiques qui dépendent fortement de la taille. Supprimer ou ajouter un atome peut grandement modifier la structure et le comportement des clusters, qui intéressent les scientifiques pour leur potentiel à créer des matériaux avec de nouveaux produits chimiques, propriétés magnétiques ou optiques. Thomas Prêtre, un stagiaire du laboratoire de premier cycle du DOE Science, synthétisé les clusters, créant une solution orange rougeâtre. Le processus de synthèse génère des flacons remplis de liquide, emballé avec des particules d'or de différentes tailles.

Johnson a ensuite électrosprayé la solution dans un spectromètre de masse unique sur mesure à l'EMSL, spécialement conçu pour l'atterrissage en douceur des ions. L'électrospray transforme les amas d'or dans le liquide en ions dans un flux gazeux. Il a ensuite réglé le spectromètre de masse pour sélectionner les clusters souhaités :les 11 ions de l'atome d'or. Les ions ont ensuite été doucement déposés avec une énergie contrôlée sur une grille d'échantillons.

Le Dr Chongmin Wang a ensuite ramassé la grille chargée d'échantillons et l'a emmenée dans un autre laboratoire contenant le microscope électronique. Wang a pu obtenir des images des amas, déterminant ainsi leur taille, qui était de 0,8 nanomètres, et confirmant leur homogénéité.

Johnson et les membres de l'équipe de Laskin étudient maintenant comment la structure de ces petits amas change lorsque différents nombres d'atomes d'or sont utilisés pour former l'amas. Par exemple, comment la structure change-t-elle lorsque 8 atomes d'or sont présents dans l'amas contre 6 ?