Une équipe de chercheurs de l'Université de Leicester et du G2ELab-CNRS de Grenoble a pour la première fois observé la croissance de nanoparticules libres dans l'hélium gazeux dans un processus similaire à la décaféination du café, fournissant de nouvelles informations sur la structure des nanoparticules.

Les nanoparticules ont une surface très importante par rapport à leur volume et sont souvent capables de réagir très rapidement. Cela les rend utiles comme catalyseurs dans les réactions chimiques et ils sont souvent utilisés dans les équipements sportifs, vêtements et crèmes solaires.

Dans un article publié par le Journal des lettres de chimie physique et financé par la Royal Society, La fiducie Leverhulme, le British Council et la CONACYT, les équipes du département de physique et d'astronomie de l'université de Leicester et du CNRS à Grenoble ont mesuré comment les ions d'hélium se regroupent avec des atomes d'hélium neutres et se transforment en nanoparticules.

Au cours de l'étude, ils ont examiné comment les ions d'hélium dérivent à travers une cellule remplie d'atomes d'hélium. Lorsque la pression de l'hélium a été augmentée, les chercheurs ont observé une diminution de la mobilité des ions.

Dr Klaus von Haeften du Département de physique et d'astronomie de l'Université de Leicester, qui a reçu une chaire de professeur invité de l'Université Joseph Fourier, a déclaré:"Nous avons conclu que l'augmentation de la pression forçait de plus en plus d'atomes d'hélium à se lier progressivement aux ions, jusqu'à ce que les amas deviennent des particules de taille nanométrique. Ce processus s'est poursuivi jusqu'à ce que les nanoparticules atteignent la taille maximale possible qui dépend également de la température.

« Une augmentation supplémentaire de la pression s'est avérée réduire la taille, que nous avons interprété comme une compression. Ces changements de taille pourraient alors être suivis en détail. Pour les pressions basses et modérées, la taille a changé assez rapidement alors que dans la région des hautes pressions, les changements ont été lents."

En analysant la vitesse à laquelle le volume des particules change avec la pression, les chercheurs ont pu étudier la structure des nanoparticules.

Nelly Bonifaci du G2ELab-CNRS a déclaré :« À basse et moyenne pression, les nanoparticules étaient beaucoup plus molles que l'hélium solide et nous avons conclu qu'elles devaient être liquides. À haute pression, elles sont devenues progressivement plus dures et finalement solides.

Le Dr von Haeften a ajouté :« En choisissant l'hélium, nous avons pu étudier un système de la plus grande pureté possible et nos résultats sont donc très précis. Des processus similaires se produisent dans la décaféination du café en dioxyde de carbone à haute pression, dans le nettoyage à sec et dans la fabrication de produits chimiques. Dans tous ces processus, les nanoparticules se développent. En connaissant leur taille, nous pouvons beaucoup mieux comprendre ces processus et les améliorer."

C'est la première fois que des chercheurs ont pu observer la croissance de nanoparticules libres dans une large gamme de pression dans l'hélium gazeux.

Frédéric Aitken du G2ELab-CNRS a ajouté :« Nos travaux sont une référence importante pour la recherche sur la formation et la taille des nanoparticules.