L'altération d'un seul atome dans un nanocluster d'argent modifie considérablement ses propriétés, créer une opportunité passionnante de concevoir ces clusters.
L'apparition des métaux, tels que leur surface brillante ou leur conductivité électrique, est déterminé par l'ensemble des atomes qui composent le métal. La situation est différente à l'échelle moléculaire, et des chercheurs de l'Université des sciences et technologies du roi Abdallah (KAUST), Arabie Saoudite, ont montré que le remplacement d'un seul atome dans un amas de 25 atomes d'argent par un atome d'or change fondamentalement ses propriétés.
Les nanoclusters d'atomes métalliques sont constitués d'un noyau de quelques atomes métalliques entourés d'une enveloppe protectrice de ligands stabilisants. Les nanoclusters existent en différentes tailles, mais chaque variation stable de nanoclusters a exactement le même nombre d'atomes métalliques. Cela conduit à des propriétés très contrôlables, a noté Osman Bakr, KAUST professeur agrégé de science et d'ingénierie des matériaux et chef de l'équipe de recherche.
"Les nanoclusters ont des arrangements uniques d'atomes et une absorption dépendante de la taille, fluorescence, propriétés électroniques et catalytiques, " il a dit.
Un nanocluster métallique populaire est [Ag
Remplacer un seul atome dans un nanocluster est une tâche difficile. Des méthodes chimiques directes peuvent être utilisées, mais ceux-ci donnent peu de contrôle sur le nombre d'atomes remplacés, rendant difficile l'attribution de propriétés particulières à la structure du nanocluster.
Au lieu, les chercheurs ont utilisé un processus de remplacement galvanique qui repose sur la différence de potentiel électrochimique entre les atomes entrants et sortants pour induire des remplacements atomiques. A leur grande surprise, le processus a produit un échange atomique fiable et précis dans lequel seul l'atome d'argent central est remplacé par de l'or.
Le remplacement a entraîné des changements spectaculaires dans le nanocluster. Une solution des nanoclusters d'argent apparaît en orange, alors qu'après le remplacement de l'atome central, la couleur devient vert foncé.
Cela indique des changements plus fondamentaux dans les propriétés, dit Bakr. "La stabilité ambiante et la fluorescence du nanocluster ont été améliorées d'un facteur 25 à la suite de ce remplacement d'un seul atome. De plus, nous sommes maintenant en mesure de démontrer l'importance d'une impureté d'un seul atome sur les nanoparticules et de moduler les propriétés au niveau d'un seul atome, " il a noté.
Le remplacement fiable d'un seul atome d'or ouvre la porte à une étude plus systématique des nanoclusters métalliques, ce qui peut aider à découvrir les mécanismes des changements chimiques et physiques résultant du remplacement.
