(Phys.org) - Dans une nouvelle étude réalisée au Center for Nanoscale Materials du département américain de l'énergie (DOE) Argonne National Laboratory, des chercheurs ont vu pour la première fois l'auto-assemblage de chaînes de nanoparticules in situ, C'est, en place tel qu'il se produit en temps réel.

Les scientifiques ont exposé une minuscule "cellule" ou poche liquide contenant des nanoparticules d'or recouvertes d'un revêtement chargé positivement à un faisceau intense d'électrons générés avec un microscope électronique à transmission. Certains des électrons qui ont pénétré à l'extérieur de la cellule se sont retrouvés piégés dans le milieu fluide de la cellule. Ces électrons « hydratés » ont attiré les nanoparticules chargées positivement, qui avec le temps a réduit l'intensité de charge du revêtement positif.

Comme les électrons hydratés ont réduit la charge positive du revêtement, les nanoparticules ne se repoussent plus aussi fortement. Au lieu, leur nouvelle attraction relative a conduit les nanoparticules à "sauter" et finalement à se coller les unes aux autres en de longues chaînes. Cet auto-assemblage de chaînes de nanoparticules avait déjà été détecté dans différentes études, mais cette technique a permis aux chercheurs, pour la première fois, d'observer le phénomène tel qu'il s'est produit.

"Le comportement d'instant en instant des nanoparticules est quelque chose qui n'est pas encore entièrement compris par la communauté scientifique, " a déclaré Yuzi Liu, nanoscientifique d'Argonne, l'auteur principal de l'étude. "Le potentiel des nanoparticules dans toutes sortes d'applications et d'appareils différents - des minuscules machines aux récolteurs de nouvelles sources d'énergie - nous oblige à mobiliser toutes nos ressources pour examiner leur fonctionnement aux niveaux physiques les plus élémentaires."

L'auto-assemblage est particulièrement intéressant pour les scientifiques car il pourrait conduire à de nouveaux matériaux qui pourraient être utilisés pour développer de nouveaux, technologies liées à l'énergie. "Quand on regarde l'auto-assemblage, nous cherchons à utiliser la nature comme tremplin vers des matériaux synthétiques, " a déclaré Tijana Rajh, nanoscientifique d'Argonne, qui a dirigé le groupe qui a mené l'étude.

Parce que les particules à l'étude étaient si minuscules - quelques dizaines de nanomètres de diamètre - un microscope optique n'aurait pas été en mesure de résoudre, ou voir, nanoparticules individuelles. En utilisant la cellule liquide dans le microscope électronique à transmission du Center for Nanoscale Materials, Liu et ses collègues pourraient créer des courts métrages montrant le mouvement rapide des nanoparticules lorsque leurs revêtements entrent en contact avec les électrons hydratés.

L'étude, intitulé Visualisation in situ de l'auto-assemblage de nanoparticules d'or chargées, a été publié en ligne dans le Journal de l'American Chemical Society .