Des scientifiques de l'Université de technologie Chalmers ont développé une nouvelle façon d'étudier les nanoparticules une à la fois, et ont découvert que des particules individuelles qui peuvent sembler identiques peuvent en fait avoir des propriétés très différentes. Les résultats, ce qui peut s'avérer important lors du développement de nouveaux matériaux ou applications tels que les capteurs d'hydrogène pour les voitures à pile à combustible, sera publié dans Matériaux naturels .

« Nous avons pu montrer que vous obtenez des informations plus approfondies sur la physique de la façon dont les nanomatériaux interagissent avec les molécules dans leur environnement en examinant la nanoparticule individuelle plutôt que de regarder plusieurs d'entre elles en même temps, c'est ce qu'on fait habituellement, " déclare le professeur agrégé Christoph Langhammer, qui a mené le projet.

En appliquant une nouvelle approche expérimentale appelée nanospectroscopie plasmonique, le groupe a étudié l'absorption d'hydrogène dans des nanoparticules de palladium uniques. Ils ont découvert que des particules ayant exactement la même forme et la même taille peuvent présenter des différences allant jusqu'à 40 millibars dans la pression à laquelle l'hydrogène est absorbé. Le développement de capteurs capables de détecter les fuites d'hydrogène dans les voitures à pile à combustible est un exemple des domaines dans lesquels cette nouvelle compréhension pourrait devenir précieuse à l'avenir.

"L'un des principaux défis lorsque l'on travaille sur des capteurs d'hydrogène est de concevoir des matériaux dont la réponse à l'hydrogène est aussi linéaire et réversible que possible. De cette façon, la compréhension fondamentale acquise des raisons qui sous-tendent les différences entre des particules individuelles apparemment identiques et comment cela rend la réponse irréversible dans une certaine plage de concentration d'hydrogène peut être utile, " dit Christoph Langhammer.

D'autres se sont penchés sur des nanoparticules individuelles une par une, mais la nouvelle approche introduite par l'équipe Chalmers utilise la lumière visible de faible intensité pour étudier les particules. Cela signifie que la méthode est non invasive et ne perturbe pas le système par lequel elle étudie, par exemple, le réchauffer.

"Lorsque vous étudiez des nanoparticules individuelles, vous devez envoyer une sorte de sonde pour demander à la particule" que faites-vous? ". Cela signifie généralement concentrer un faisceau d'électrons ou de photons de haute énergie ou une sonde mécanique sur un très petit volume. Vous obtenir rapidement des densités d'énergie très élevées, ce qui pourrait perturber le processus que vous souhaitez examiner. Cet effet est minimisé dans notre nouvelle approche, qui est également compatible avec les conditions ambiantes, ce qui signifie que nous pouvons étudier les nanoparticules une à une dans un environnement aussi proche que possible de la réalité", dit Christoph Langhammer.

Même s'ils ont maintenant atteint le niveau où leurs résultats sont prêts à être publiés, Christoph Langhammer pense qu'ils viennent d'effleurer la surface de ce à quoi leur découverte et la méthodologie expérimentale développée mèneront par rapport à de futures recherches. Il espère qu'ils ont contribué à établir un nouveau paradigme expérimental, où regarder les nanoparticules individuellement deviendra la norme dans le monde scientifique.

"Ce n'est pas assez beau à regarder, et ainsi obtenir une moyenne de, des centaines ou des millions de particules si vous voulez comprendre les détails du comportement des nanoparticules dans différents environnements et applications. Vous devez regarder les individus, et nous avons trouvé une nouvelle façon de le faire."

"Ma propre vision à long terme est d'appliquer notre méthode à des procédés et des matériaux plus complexes, et repousser les limites en termes de petites nanoparticules pour que nous puissions les mesurer. Avec un peu de chance, le long du chemin, nous acquerrons des connaissances encore plus approfondies sur le monde fascinant des nanomatériaux."