Une large collaboration internationale impliquant des chercheurs de quatre pays – Chine, Australie, L'Allemagne et la Finlande - ont réussi à synthétiser et caractériser deux jusqu'alors inconnus, nanoclusters d'argent record de 136 et 374 atomes d'argent. Ces nanoclusters en forme de losange (voir Figure), constitué d'un noyau d'argent de 2 à 3 nanomètres et d'une couche protectrice d'atomes d'argent et de molécules organiques de thiol, sont les plus grands dont la structure est maintenant connue avec une précision atomique. La recherche a été publiée dans Communication Nature le 9 septembre 2016.

Les nanoclusters ont été synthétisés à l'Université de Xiamen en Chine et caractérisés par cristallographie aux rayons X et microscopie électronique en Chine, Australie et Allemagne. Leur structure électronique et leurs propriétés optiques ont été étudiées informatiquement au Nanoscience Center (NSC) de l'Université de Jyväskylä en Finlande.

Les nanoclusters d'or stabilisés par une couche moléculaire de thiol sont connus depuis des décennies, mais ce n'est qu'au cours des dernières années que les grappes d'argent ont suscité plus d'intérêt dans la communauté des chercheurs. L'argent est un matériau souhaitable pour la synthèse des nanoclusters car c'est un métal moins cher que l'or et ses propriétés optiques sont mieux contrôlables pour les applications. Cependant, les recettes de synthèse qui produiraient des amas d'argent stables pendant des périodes prolongées ne sont pas aussi largement connues que pour l'or.

"Ces plus grands nanoclusters d'argent à précision atomique connus à ce jour servent d'excellents systèmes modèles pour comprendre comment les nanoparticules d'argent se développent, " explique le professeur Nanfeng Zheng dont le groupe de recherche a préparé les grappes à l'Université de Xiamen en Chine. " La structure interne du noyau métallique est une combinaison de petites cristallites d'argent qui sont réunies pour former une structure en forme de diamant symétrique quintuple. "

« D'un point de vue théorique ces nouveaux clusters sont très intéressants, ", déclare le professeur de l'Académie Hannu Häkkinen du NSC à Jyväskylä. "Ces clusters sont déjà suffisamment gros pour avoir des propriétés similaires à celles de l'argent métal, comme une forte absorption de la lumière conduisant à des oscillations collectives du nuage d'électrons appelées plasmons, assez petit pour que nous puissions étudier en détail leur structure électronique. A notre grande surprise, les calculs ont montré que les électrons de la couche moléculaire organique participent activement à l'oscillation collective des électrons d'argent. Il semble possible d'activer ensuite ces clusters par la lumière afin de faire de la chimie à la surface du ligand."