Changements de forme dans les nanoclusters d'Au, indiquant la fusion de la surface de l'amas à haute température. Des images de deux amas individuels contenant 561 et 2530 atomes sont présentées. Crédit :Université de Swansea.
La recherche publiée dans Communication Nature a tenté de répondre à une question simple :comment les nanoparticules fondent-elles ? Bien que cette question ait été au centre des préoccupations des chercheurs au cours du siècle dernier, c'est toujours un problème ouvert - les modèles théoriques initiaux décrivant la fonte datent d'environ 100 ans, et même les modèles les plus pertinents ont une cinquantaine d'années.
Professeur Richard Palmer, qui a dirigé l'équipe basée au Collège d'ingénierie de l'Université a déclaré à propos de la recherche :« Bien que le comportement de fusion soit connu pour changer à l'échelle nanométrique, la façon dont les nanoparticules fondent était une question ouverte. Étant donné que les modèles théoriques sont maintenant assez anciens, il était clair que nous menions nos nouvelles expériences d'imagerie pour voir si nous pouvions tester et améliorer ces modèles théoriques. »
L'équipe de recherche a utilisé l'or dans ses expériences car il agit comme un système modèle pour les métaux nobles et autres. L'équipe est arrivée à ses résultats en imageant des nanoparticules d'or, avec des diamètres allant de 2 à 5 nanomètres, au moyen d'un microscope électronique à transmission à balayage corrigé pour les aberrations. Leurs observations ont ensuite été étayées par des simulations de mécanique quantique à grande échelle.
Le professeur Palmer a déclaré:"Nous avons pu prouver la dépendance du point de fusion des nanoparticules sur leur taille et pour la première fois voir directement la formation d'une coque liquide autour d'un noyau solide dans les nanoparticules sur une large région de températures élevées, en fait pour des centaines de degrés.
"Cela nous aide à décrire avec précision comment les nanoparticules fondent et à prédire leur comportement à des températures élevées. Il s'agit d'une percée scientifique dans un domaine auquel nous pouvons tous nous rapporter - la fusion - et aidera également ceux qui produisent des dispositifs nanotechnologiques pour une gamme d'applications pratiques et quotidiennes. les usages, y compris la médecine, catalyse et électronique."
