Des chercheurs de l'Université de Kyoto ont découvert un moyen de remplacer les ions de surface des nanocristaux d'oxyde de cuivre dans des conditions ambiantes, un exploit qui simplifiera considérablement la production de nanocages.

Les nanocages semi-conducteurs ioniques peuvent être utilisées comme matériaux de conversion photoélectrique comme ceux utilisés dans les panneaux solaires. Comme une cage au sens littéral, les nanocages peuvent également encapsuler des médicaments et des enzymes, de nouveaux développements prometteurs pour l'administration ciblée de médicaments.

La nouvelle méthode conçue par Hsin-Lun Wu et ses collègues de l'Université de Kyoto exploite des "moules" cristallins préexistants pour transformer des nanocristaux d'oxyde de cuivre en nanocages de sulfure de cuivre creux par échange d'anions. et finalement dans des nanocages de sulfure de cadmium et de sulfure de zinc.

Les nanocages apparaissent dans de multiples systèmes cristallins selon leurs formes, y compris les systèmes cubiques et hexagonaux. Précédemment, afin de dériver des nanocages de sulfure de zinc hexagonaux, il était nécessaire d'appliquer une chaleur élevée jusqu'à environ 1000 degrés celcius aux nanocages de sulfure de zinc avec un système cubique.

Avec la méthode de l'équipe Kyoto, il suffit d'exposer au sulfure de sodium des nanocristaux d'oxyde de cuivre hexaédriques ou dodécaédriques; avec ce processus, les anions à la surface sont remplacés, transformer la surface du nanocristal en sulfure de cuivre. En outre, l'oxyde de cuivre à l'intérieur se dissout de manière à créer une nanocage creuse. Lorsque ces nanocages de sulfure de cuivre sont exposées au nitrate de cadmium ou au nitrate de zinc, les cations de cuivre sont remplacés pour donner des nanocages de sulfure de cadmium et des nanocages de sulfure de zinc, respectivement.

Les auteurs écrivent que de telles conversions chimiques peuvent « surmonter les difficultés liées au contrôle de la taille, forme, composition chimique, et la structure cristalline."

"Nous ne nous attendions pas à ce que cela puisse être fait en une étape aussi simple, " dit Toshiharu Teranishi, un auteur principal de l'étude.

L'équipe espère tester cette méthode sur des nanocristaux avec divers maquillages ioniques. "Les nanocristaux ioniques se déclinent en tant de saveurs, " a déclaré Teranishi. "Nous travaillons pour savoir si cela pourrait être appliqué comme méthode générale pour non seulement les nanocristaux d'oxyde de cuivre, mais aussi pour d'autres nanocristaux ioniques."