Au cours de la croissance induite par les graines, la nano-hétérostructure Pd-Au peut être soit des trisoctaèdres centrosymétriques Pd@Au core-shell, soit des hétérodimères Pd-Au asymétriques. Quelles sont les causes de la brisure de symétrie des nano-hétérostructures bimétalliques ? Une étude récente propose que le facteur thermodynamique joue un rôle clé pour la rupture de symétrie des nano-hétérostructures bimétalliques au cours de la croissance induite par les graines.

Dans le domaine des nanomatériaux, contrôle de la symétrie (par exemple, centrosymétrie ou non-centrosymétrie) des nano-hétérostructures est importante et attire beaucoup d'attention car elle offre un moyen efficace de réaliser des structures complexes et de réaliser de nouvelles propriétés qui sont généralement inconcevables pour des particules homogènes ou des nano-hétérostructures symétriques. Cependant, il reste un grand défi de produire des nano-hétérostructures bimétalliques asymétriques via une croissance médiée par des graines, car les structures cristallines des métaux sont généralement de haute symétrie. Quant aux métaux nobles de structure cubique face centrée (fcc), dans la croissance par germe de nano-hétérostructures bimétalliques, les produits finaux maintiennent préférentiellement la symétrie des semences (c'est-à-dire, formant une structure cœur-coquille). Dans un ouvrage récent publié dans Bulletin scientifique , Q. Kuang et Z. X. Xie, et al proposent que la différence des potentiels électrochimiques d'équilibre de deux métaux dans la solution de croissance (correspondant à leurs niveaux de Fermi) est la force motrice qui détermine thermodynamiquement la rupture de symétrie dans la croissance induite par les semences de nano-hétérostructures bimétalliques ou non, c'est à dire., formant des nano-hétérostructures bimétalliques asymétriques ou centrosymétriques.

L'idée proposée a d'abord été démontrée par la croissance induite par les graines d'Au sur des graines de nanocube de Pd. En changeant la concentration d'un réducteur, acide L-ascorbique, dans la solution de croissance, la position relative des niveaux de Fermi des graines de nanocube de Pd et du deuxième métal Au dans la solution de croissance s'est avérée inversée, et en conséquence, la structure des produits a évolué de trisoctaèdres centrosymétriques Pd@Au core-shell à des hétérodimères Pd-Au asymétriques. En effet, la distribution locale des électrons des graines de Pd cubiques changerait en raison du transfert d'électrons après la construction de l'hétérojonction d'origine, ce qui affecte en outre les sites préférentiels de réduction de l'Au sur les graines de Pd. Selon la théorie proposée, l'évolution de la structure cœur-coquille centrosymétrique Pd@Ag aux hétéro-dimères asymétriques Pd-Ag a également été réalisée par une méthode similaire. Ce résultat indique également qu'il est tout à fait possible d'utiliser ΔVoc, qui est la différence des potentiels en circuit ouvert entre les deux électrodes métalliques dans une solution donnée, comme critère expérimental pour juger du mode de formation des nano-hétérostructures bimétalliques via la croissance médiée par les graines.

Ces découvertes présentées dans ce travail apportent un nouvel éclairage sur le mécanisme de formation des nano-hétérostructures bimétalliques du point de vue thermodynamique, ce qui est potentiellement utile pour réaliser la conception rationnelle de nano-hétérostructures bimétalliques avec des propriétés et des fonctions spéciales.