(Phys.org)—Quand les jumeaux sont forcés de partager, cela peut mettre à rude épreuve leur relation. Si cette observation n'est peut-être pas surprenante dans le comportement des enfants, c'est moins évident quand il s'agit de nanoparticules.

Après avoir passé près d'une décennie à examiner la structure des nanofils en argent pur, des scientifiques du laboratoire national d'Argonne du département de l'Énergie des États-Unis (DOE) ont découvert un ensemble de comportements inhabituels dans les nanocristaux avec un symétrie quintuple formée par "jumelage" dans la structure cristalline. La symétrie pentagonale inhabituelle et les structures compliquées des cristaux jumelés les distinguent des réseaux cristallins cubiques typiques de nombreuses nanoparticules d'argent.

Les structures "jumelles" se produisent lorsque des domaines adjacents au sein de la nanoparticule s'arrangent en partageant les mêmes plans, a déclaré Yugang Sun, nanoscientifique d'Argonne. Étant donné que les structures jumelées quintuple ne remplissent pas parfaitement le volume que les atomes occuperaient normalement dans l'argent, il y a beaucoup de contrainte dans la structure ou le réseau atomique. Typiquement, les nanoparticules fabriquées à partir de métaux précieux ont formé des réseaux hautement symétriques dans une configuration appelée « cubique à faces centrées » ; mais les contraintes dans les nanofils jumelés cinq fois déforment les réseaux en une symétrie tétragonale centrée sur le corps.

La différence entre les arrangements d'atomes dans les nanoparticules pourrait déterminer à la fois la résistance du matériau ainsi que son efficacité en tant que catalyseur, dit Soleil. "Il s'agit d'une étude fondamentale qui examine en profondeur la nature des métaux au niveau le plus élémentaire, " dit-il. " Cependant, il est essentiel que les scientifiques comprennent ces propriétés afin d'exploiter tous les avantages que ces très petites structures pourraient nous offrir plus tard. »

Sun et ses collègues ont également découvert que les contraintes du réseau sont absorbées de manière inégale par différentes régions des nanofils. Le centre, il a dit, présente des signes de forte tension, tandis que la couche externe n'est pas autant tendue. Ce comportement suggère que chaque nanofil est en fait composé de deux régions distinctes, ce qui est très important pour déterminer la stabilité des nanofils fortement sollicités.

La structure inhabituelle des nanofils d'argent permet également aux scientifiques des matériaux d'établir comment la contrainte se répartit le long d'une dimension étendue. "Cela peut répondre à beaucoup de questions qui restent en science des matériaux, en particulier pour ce genre de structure commune, " dit Soleil.

L'article a été publié en ligne dans le numéro du 24 juillet de Communication Nature .