Des experts du Nanoscale and Microscale Research Center (nmRC) de l'Université de Nottingham ont posé un premier regard sur la vie privée des clusters atomiques.

Ayant déjà réussi à "filmer" des réactions chimiques intermoléculaires - en utilisant le faisceau d'électrons d'un microscope électronique à transmission (MET) comme outil d'imagerie d'arrêt, ils ont maintenant réalisé une imagerie résolue dans le temps de la dynamique à l'échelle atomique et des transformations chimiques favorisées par nanoclusters métalliques. Cela leur a permis de classer 14 métaux différents à la fois par ordre de liaison au carbone et par activité catalytique, montrant une variation significative à travers le tableau périodique des éléments.

Leur dernier ouvrage, « Comparaison de la dynamique à l'échelle atomique pour les nanocatalyseurs de métaux de transition moyens et tardifs », a été publié dans Communication Nature . Andreï Khlobystov, Professeur de Nanomatériaux et Directeur du nmRC, a déclaré:"Grâce aux progrès récents de la microscopie et de la spectroscopie, nous en savons maintenant beaucoup sur le comportement des molécules et des atomes. Cependant, la structure et la dynamique des amas d'éléments métalliques à l'échelle atomique restent un mystère. La dynamique atomique complexe révélée directement par l'imagerie en temps réel met en lumière le fonctionnement atomistique des nanocatalyseurs."

Contribution au PIB mondial

La dynamique à l'échelle atomique des nanoclusters métalliques détermine leurs propriétés fonctionnelles et chimiques telles que l'activité catalytique, leur capacité à augmenter la vitesse d'une réaction chimique. De nombreux processus industriels clés reposent actuellement sur des nanocatalyseurs tels que la purification de l'eau; technologies des piles à combustible; stockage d'Energie; et la production de biodiesel.

Le professeur Khlobystov a déclaré :« Avec les réactions chimiques catalytiques contribuant de manière substantielle au PIB mondial, comprendre le comportement dynamique des nanoclusters au niveau atomique est une tâche importante et urgente. Cependant, le défi combiné des structures non uniformes des nanocatalyseurs, par exemple, répartition des tailles, formes, phases cristallines - coexistant au sein du même matériau et de leur nature hautement dynamique - les nanoclusters subissent une importante structure et, dans certains cas, transformations chimiques au cours de la catalyse - rend pratiquement impossible l'élucidation des mécanismes atomistiques de leur comportement."

De la dynamique d'une molécule unique aux clusters atomiques

Le professeur Khlobystov a dirigé la collaboration anglo-allemande qui a exploité l'impact du faisceau d'électrons (e-beam) dans la microscopie électronique à transmission (MET) pour l'imagerie de la dynamique d'une molécule unique. En utilisant le faisceau électronique simultanément comme outil d'imagerie et comme source d'énergie pour entraîner des réactions chimiques, ils ont réussi à filmer les réactions des molécules. La recherche a été publiée l'année dernière dans ACS Nano, une revue phare des nanosciences et nanotechnologies, et sélectionné comme choix de l'éditeur d'ACS en raison de son potentiel d'intérêt public général.