Publication scientifique


La spectroscopie vibrationnelle analyse désormais d’autres formes de nanoparticules

Une équipe de recherche impliquant des membres de l'Institut lumière matière a développé un procédé d'analyse de nanoparticules particulières basé sur la spectroscopie vibrationnelle.

Les spectroscopies vibrationnelles, comme la spectroscopie Raman, étudient objets et molécules en analysant leurs vibrations. À l’échelle de l’infiniment petit cependant, ces méthodes d’analyse ne fonctionnent que sur quelques formes de nanoparticules, sphériques notamment. Des chercheurs de l’ICB (CNRS, Université Bourgogne/Université Technique Belfort-Montbéliard), de l’ILM (CNRS/Université Claude Bernard) (1), de MONARIS (CNRS/Sorbonne Université), du LRS (CNRS/Sorbonne Université) et du LPEM (CNRS/Sorbonne Université/ESPCI Paris) sont parvenus à analyser d’autres formes de nanoparticules, allongées et en deux pyramides attachées, en contrôlant plus précisément la synthèse de celles-ci. À terme, ces travaux publiés dans la revue ACS Nano, aideront à mieux standardiser et contrôler la fabrication de nanoparticules avec différents types de spectroscopie.

Les spectroscopies vibrationnelles nous renseignent sur la taille d’une nanoparticule et l’agencement de ses atomes, ce qui permet de l’identifier, grâce aux vibrations que celle-ci émet lorsqu’elle est excitée, par exemple par de la lumière dans la spectroscopie Raman. Plus les nanoparticules d’un échantillon à analyser sont semblables, meilleure sera la mesure. Or ces objets sont si minuscules que de faibles différences de taille entre eux sont susceptibles de dégrader les mesures et de fausser les calculs. Les nanoparticules sphériques comptent parmi les rares à pouvoir être étudiées par spectroscopie. En effet, elles sont plus faciles à modéliser et à standardiser car elles ne sont définies que par leur diamètre, tandis que les autres formes nécessitent de surveiller plusieurs dimensions à la fois : longueur, largeur, profondeur… Grâce à un procédé de fabrication plus précis, des chercheurs ont conçu des nanoparticules allongées ou en double pyramide qui répondent au besoin de la spectroscopie.

L’équipe a commencé par synthétiser des nanocolonnes d’or et des nanobipyramides pentagonales, des formes courantes chez les nanoparticules, en ajoutant des étapes afin de contrôler le plus précisément possible leur cristallinité. Il s’agit de vérifier que les atomes s’arrangent de façon identique dans toutes les nanoparticules afin qu’elles soient le plus semblables possible. Les chercheurs ont ainsi obtenu des nanoparticules monodisperses, c’est-à-dire de même masse, de mêmes dimensions et de même cristallinité. Ils ont ensuite identifié la réponse vibratoire de ces matériaux, et ont donc mesuré les pics de fréquence de ces particules par spectroscopie Raman. Les scientifiques ont alors constaté que, en fonction de l’arrangement des nanoparticules entre elles lorsqu’elles sont déposées, de nouveaux pics d’émission peuvent apparaître et qu’il faut bien prendre cet arrangement en compte lors de ces mesures. Les chercheurs espèrent à présent mieux comprendre ces interactions entre nanoparticules et élargir leurs travaux à d’autres formes de nanoparticules, comme les cubes.

Ces travaux ont mobilisé des chercheurs du Laboratoire interdisciplinaire Carnot de Bourgogne (ICB, CNRS, Université Bourgogne/Université Technique Belfort-Montbéliard), de l’Institut lumière matière (ILM, CNRS/Université Claude Bernard), du laboratoire De la molécule aux nano-objets : réactivité, interactions et spectroscopies (MONARIS, CNRS/Sorbonne Université), du Laboratoire de réactivité de surface (LRS, CNRS/Sorbonne Université) et du Laboratoire de physique et d’étude des matériaux (LPEM, CNRS/Sorbonne Université/ESPCI Paris).

Cette actualité est à retrouver sur le site du CNRS INC.


(1) Institut lumière matière (ILM - Université Claude Bernard Lyon 1 / CNRS). Voir le site Web.

 

Publié le 9 septembre 2020 Mis à jour le 5 octobre 2020