Une vaste collaboration dirigée par des scientifiques de l'École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) en Suisse a utilisé une nouvelle approche puissante pour surmonter la tâche difficile de caractériser la structure de molécules organiques auto-assemblantes à la surface des nanoparticules.

Les nanoparticules auto-assemblées protégées par une monocouche sont de plus en plus utilisées en électronique, l'administration de médicaments, dispositifs de catalyse et de détection.

La composition et la structure des ligands qui composent la couche d'enveloppe sont importantes car on pense qu'elles déterminent les propriétés des nanoparticules, comme le produit chimique, comportement biologique et interfacial.

Le réglage des molécules de ligand permet aux nanoparticules d'être conçues sur mesure pour des applications spécifiques.

Les recherches menées en collaboration avec l'Université de Trieste, École Polytechnique Fédérale de Lausanne, , Institut Paul Scherer, Centre de Jülich pour la science des neutrons, Institut Adolphe Merkle, et le Laboratoire européen de biologie moléculaire a été publié aujourd'hui dans Nature Communications.

L'auteur principal Zhi Luo est doctorant au Laboratoire des nanomatériaux et interfaces supramoléculaires de l'EPFL sous la direction du professeur Francesco Stellaci.

La deutération chimique à l'installation nationale de deutération (NDF) de l'ANSTO a été combinée pour la première fois à la diffusion de neutrons aux petits angles (SANS) et à des simulations moléculaires pour créer des modèles tridimensionnels des nanoparticules, y compris l'or, argent et cuivre.

L'étude montre qu'une description quantitative de la morphologie de l'auto-assemblage sur des nanoparticules peut être obtenue en utilisant la diffusion de neutrons aux petits angles (SANS) et des molécules organiques deutérées.

Cette approche est capable de distinguer des structures très similaires et la méthodologie utilisée est polyvalente pour les nanoparticules avec différents types d'éléments de base ainsi que la chimie des ligands.

Drs Tamim Darwish et Anwen Krause-Heuer (photo ci-dessous à droite), qui a deutéré un certain nombre de ligands pour cette étude, figuraient parmi les auteurs de l'article.

Bien que SANS ait été utilisé comme technique pour étudier la densité et l'épaisseur de la coque du ligand, on pense que c'est la première fois que la deutération, une technique de caractérisation très utile, a été combiné avec SANS pour déchiffrer la morphologie complexe et les échelles de longueur des ligands sur les nanoparticules.

Les auteurs rapportent que la précision et la nature qualitative de l'approche dépassent les autres méthodes.

Une technique, connu sous le nom de correspondance de contraste, permet de sonder des parties spécifiques d'un système à l'aide de neutrons diffusés.

"Vous pouvez rendre différentes parties de la molécule visibles ou invisibles selon la présence d'hydrogène ou de deutérium, " dit Darwich.

Des investigations préliminaires utilisant le SANS ont été entreprises sur l'instrument Quokka par l'auteur principal, Zhi Luo au Centre australien de diffusion des neutrons.

Surtout, la deutération semble avoir un effet minimal sur la taille et la composition des nanoparticules.

Alors que l'enquête portait sur l'or, nanoparticules d'argent et de cuivre, les auteurs suggèrent qu'il peut être utilisé plus généralement pour caractériser des nanoparticules de morphologies différentes, éléments de base et chimie des ligands.

Les auteurs rapportent que les caractéristiques de patchy, Les structures complexes de type Janus à patchy-stripe peuvent être distinguées quantitativement avec une sensibilité élevée, et on pense que cette technique pourrait devenir un outil général dans la recherche sur les nanoparticules.