Les nanodiamants sont de minuscules cristaux de quelques nanomètres seulement. Bien qu'ils possèdent la structure cristalline des diamants, leurs propriétés divergent considérablement de celles de leurs grands frères, car leurs surfaces jouent un rôle prépondérant par rapport à leurs volumes extrêmement réduits. En suspension dans des solutions aqueuses, ils pourraient fonctionner comme des taxis pour les substances actives dans les applications biomédicales, par exemple, ou être utilisés comme catalyseurs pour le fractionnement de l'eau.

Mais en quoi les propriétés électroniques des nanodiamants déposés sur un substrat à l'état solide sont-elles différentes de celles présentées par les nanodiamants en solutions aqueuses ?

Le Dr Tristan Petit travaillant dans l'équipe HZB dirigée par le Pr Emad F. Aziz a maintenant étudié cela à l'aide de la spectroscopie d'absorption et d'émission à BESSY II. leurs résultats, vient de paraître dans Nanoéchelle , démontrer que les nanodiamants présentent des trous de valence dans les solutions aqueuses, qui ne sont pas observés lorsqu'ils sont caractérisés comme un film mince.

"L'interaction entre les nanodiamants et les molécules et ions voisines est particulièrement forte dans l'eau", dit Petit. L'adsorption des principes actifs pharmaceutiques sur les nanodiamants peut être influencée, par exemple, en ajoutant des sels ou en modifiant la valeur du pH. Petit et ses collègues ont maintenant découvert que la signature électronique des états de surface des nanodiamants en dispersion aqueuse est considérablement différente de celle des nanodiamants sur un substrat à l'état solide.

Avec l'aide de la technologie micro-jet développée par Emad Aziz chez HZB, ils ont examiné des échantillons liquides sous vide à l'aide de la spectroscopie aux rayons X et ont développé une image détaillée des états électroniques remplis et non remplis dans les bandes de valence et de conduction. Leurs résultats montrent que les trous, c'est-à-dire les électrons manquants dans la bande de valence, formé sur les surfaces des nanodiamants dans la dispersion aqueuse. "Cela suggère que les électrons à la surface des nanodiamants sont donnés aux molécules d'eau environnantes", Petit suggère. Les physiciens soupçonnent qu'ils pourraient également influencer la composition chimique des nanoparticules, optique, et des propriétés catalytiques par des modifications de leur structure électronique. Ils aimeraient déterminer dans de futures études si l'effet catalytique des nanodiamants dans un environnement aqueux peut être augmenté afin de diviser les molécules d'eau en oxygène et en hydrogène à l'aide de la lumière.