Une percée majeure dans la mesure de la structure des nanomatériaux sous une pression extrêmement élevée a été réalisée par des chercheurs du London Centre for Nanotechnology (LCN).

Décrit dans Communication Nature , l'étude a utilisé de nouvelles avancées en diffraction des rayons X pour imager les changements de morphologie des nanocristaux d'or sous des pressions allant jusqu'à 6,5 gigapascals.

Sous hautes pressions, les méthodes d'imagerie telles que la microscopie électronique ou à force atomique ne sont pas viables, faire de l'imagerie par diffraction des rayons X la seule option. Cependant, jusque récemment, la mise au point d'une image créée avec cette méthode s'est avérée difficile.

En utilisant une technique développée par les chercheurs du LCN pour corriger les distorsions des faisceaux de rayons X, les scientifiques, travaillant en collaboration avec la Carnegie Institution de Washington, ont maintenant été en mesure de mesurer la structure des nanocristaux d'or avec une résolution plus élevée que jamais.

Professeur Ian Robinson, qui a dirigé la contribution du LCN à l'étude, a déclaré :« Résoudre le problème de distorsion des images de diffraction des rayons X est analogue à la prescription de lunettes pour corriger la vision.

"Maintenant ce problème est résolu, nous pouvons accéder à tout le domaine des structures nanocristallines sous pression. Le mystère scientifique expliquant pourquoi les nanocristaux sous pression sont jusqu'à 50 % plus résistants que les matériaux en vrac pourrait bientôt être élucidé. »

Pour mener à bien la recherche, un nanocristal d'or de 400 nm de diamètre a été placé dans un appareil appelé Diamond-Anvil Cell (DAC) qui peut recréer les immenses pressions qui existent au plus profond de la Terre, créer des matériaux et des phases qui n'existent pas dans des conditions normales.

L'échantillon a été écrasé dans l'appareil et les changements ont été imagés sous forme de pression, mesuré par une petite sphère de rubis, a été augmenté. L'étude a montré que sous basse pression, le nanocristal a agi comme prévu et les bords sont devenus tendus, cependant, étonnamment, les contraintes ont disparu sous une compression supplémentaire.

Les scientifiques expliquent cela en suggérant que le matériau sous pression subit un "écoulement plastique", un phénomène par lequel un matériau va commencer à s'écouler et devenir liquide une fois qu'il atteint une pression critique. Cette hypothèse a été renforcée lorsque la forme facettée du cristal a développé une forme plus lisse et plus ronde à mesure que la pression augmentait.

Le professeur Robinson a ajouté :"Ce développement a un grand potentiel pour explorer la formation de minéraux dans la croûte terrestre, qui se transforment d'une phase à l'autre sous pression"

À l'avenir, cette technique offre une approche très prometteuse pour le développement de nanotechnologies in-situ sous haute pression.