Que ce soit dans les procédés catalytiques de l'industrie chimique, catalyse environnementale, de nouveaux types de cellules solaires ou de nouveaux composants électroniques, les nanoparticules sont partout dans la production moderne et les technologies environnementales, où leurs propriétés uniques assurent l'efficacité et économisent les ressources. Les propriétés particulières des nanoparticules résultent souvent d'une interaction chimique avec le matériau de support sur lequel elles sont placées. De telles interactions modifient souvent la structure électronique de la nanoparticule car une charge électrique est échangée entre la particule et le support.

Des groupes de travail dirigés par la Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) et l'Université de Barcelone ont maintenant réussi à compter le nombre de charges élémentaires perdues par une nanoparticule de platine lorsqu'elle est placée sur un support d'oxyde typique. Leurs travaux rapprochent un peu plus la possibilité de développer des nanoparticules sur mesure.

L'une des principales questions que les chercheurs en nanosciences discutent depuis un certain temps est de savoir comment les nanoparticules interagissent avec le support sur lequel elles sont placées. Il est maintenant clair que divers facteurs physiques et chimiques tels que la structure électronique, la nanostructure et - surtout - leur interaction avec le support contrôlent les propriétés des nanoparticules. Bien que cette interaction - en particulier le transfert de charge électrique - ait déjà été observée dans une large mesure, les études précédentes n'ont pas étudié la quantité de charge transférée et s'il existe une relation entre le transfert et la taille de la nanoparticule.

Afin de mesurer la charge électrique échangée, l'équipe internationale de chercheurs allemands, Espagne, l'Italie et la République tchèque dirigée par le Prof. Dr. Jörg Libuda, Professeur de Chimie Physique, et Prof. Dr. Konstantin Neyman, Université de Barcelone, préparé une surface d'oxyde extrêmement propre et atomiquement bien définie, sur laquelle ils ont placé des nanoparticules de platine. En utilisant une méthode de détection très sensible à Elettra Sincrotrone Trieste, les chercheurs ont pu quantifier l'effet pour la première fois.

En regardant des particules avec différents nombres d'atomes, de plusieurs à plusieurs centaines, ils ont compté le nombre d'électrons transférés et ont montré que l'effet est le plus prononcé pour les petites nanoparticules d'environ 50 atomes. L'ampleur de l'effet est étonnamment grande :environ chaque dixième d'atome de métal perd un électron lorsque la particule est en contact avec l'oxyde. Les chercheurs ont également pu utiliser des méthodes théoriques pour montrer comment l'effet peut être contrôlé, permettant d'adapter les propriétés chimiques pour mieux s'adapter à l'application envisagée. Cela permettrait d'utiliser plus efficacement les matières premières et l'énergie précieuses dans les processus catalytiques de l'industrie chimique, par exemple.