A gauche, un modèle structurel d'un nanocristal de silicium typique (jaune) stabilisé dans une enveloppe organique de cyclohexane (bleu). A droite, une photographie au microscope électronique à transmission à haute résolution d'une seule nanoparticule de silicium. Crédit :NIST
S'il est vrai que les bonnes choses viennent en petits paquets, puis le National Institute of Standards and Technology (NIST) peut désormais faire le bonheur de tous ceux qui travaillent avec des nanoparticules. Le NIST a récemment publié le matériau de référence (RM) 8027, le plus petit matériau de référence connu jamais créé pour valider les mesures de ces objets fabriqués par l'homme, particules ultrafines d'une taille comprise entre 1 et 100 nanomètres (milliardièmes de mètre).
Le RM 8027 se compose de cinq ampoules hermétiquement scellées contenant un millilitre de nanoparticules de silicium, toutes certifiées comme ayant un diamètre proche de 2 nanomètres, en suspension dans du toluène. Pour obtenir les tailles appropriées pour le nouveau RM, les nanocristaux sont gravés à partir d'une plaquette de silicium, séparés par ultrasons puis stabilisés dans une enveloppe organique. La taille des particules et la composition chimique sont déterminées par diffusion dynamique de la lumière, centrifugation analytique, microscopie électronique et spectrométrie de masse à plasma à couplage inductif (ICP-MS), une technique puissante qui peut mesurer des éléments à des concentrations aussi faibles que plusieurs parties par milliard.
"Pour toute personne travaillant avec des nanomatériaux à des dimensions de 5 nanomètres ou moins, nos nanoparticules bien caractérisées peuvent garantir l'exactitude de leurs mesures, " dit le chimiste de recherche du NIST Vytas Reipa, chef de l'équipe qui a développé et qualifié le RM 8027.
Les nanoparticules de silicium telles que celles du RM 8027 sont étudiées comme matériaux semi-conducteurs alternatifs pour les cellules solaires photovoltaïques de nouvelle génération et l'éclairage à semi-conducteurs, et en remplacement du carbone dans les cathodes des batteries au lithium. Une autre application potentielle vient du fait que les cristaux de silicium aux dimensions de 5 nanomètres ou moins émettent une fluorescence sous la lumière ultraviolette. En raison de cette propriété, les nanoparticules de silicium pourraient un jour servir de « balises » facilement détectables pour le suivi de substances nanométriques en biologie, systèmes environnementaux ou autres systèmes dynamiques.
