Posté par Redbran le Lundi 10/01/2022 à 13:00

Des nanomoules pour nanoparticules d’or

Les nanoparticules offrent de nouvelles propriétés spécifiquement liées à leur taille. Parmi-celles-ci, une bonne efficacité catalytique est attendue du fait de leur très grande surface spécifique. Les effets plasmoniques, oscillations électroniques collectives, à la fréquence de la lumière dans le domaine visible pour des particules nanométriques d'or, peuvent aussi être finement ajustés selon la taille et la forme des nanoparticules. Mais comment contrôler finement ces paramètres lors de la synthèse, et ce faisant ces propriétés plasmoniques ?

Un procédé original est proposé par les chercheurs de l’IRAMIS/LLB et leurs partenaires, où l'élaboration des nanoparticules est basé sur la réduction métallique d'ions AuCl4- piégés dans des nano-moules organiques, par radiolyse aux rayons X [1].

C'est notamment par des études de diffusion de rayons X ou de neutrons aux petits angles (SANS – Small Angle Neutron Scattering et SAXS - Small Angle X-ray Scattering) que l'auto-organisation de polymères en solution peut être suivie et maitrisée. Il est ainsi possible de contrôler le procédé pour obtenir des micelles sphériques en milieu aqueux, formées de l'assemblage de copolymères séquencés polystyrène‐b‐poly(méthacrylate de diméthyl-aminoéthyle) (PS‐b‐PDMAEMA) autour d'un noyau sphérique de polystyrène (PS) hydrophobe, entouré d'une couronne de chaînes de PDMAEMA solvatées (voir Figure).

A partir de ce procédé maitrisé, l'idée ensuite est d'utiliser ces structures comme nanomoules pour obtenir des nanoparticule d'or de forme et taille contrôlées: lorsque des ions AuCl4- sont introduits dans le système, ils se condensent sur les chaînes de DMAEMA chargées positivement. Ceci est montré par des caractérisations structurales fines du système, couplant des mesures de diffusion de neutrons aux petits angles avec variation de contraste et de rayons X au laboratoire. Les effets de radiolyse par ce rayonnement de faible flux incident ne sont alors pas suffisants pour initier la réduction des sels d’or. Cependant, lorsque les échantillons sont placés sous le rayonnement X intense produit par un synchrotron, la réduction des ions est activée, comme le montre le suivi simultané dans un diffractomètre aux petits angles de l'évolution de leur structure. La radiolyse de la solution produit dans un premier temps des amas d'or dans la couronne micellaire, qui, dans un second temps, fusionnent pour former des nanoparticules de taille similaire à celle de la micelle (figure ci-dessous).

Évolution au cours de l'irradiation aux rayons X des micelles de copolymères PSD-b-PDMAEMA en solution aqueuse, pour un rapport entre le nombre d'ions or et de monomères (AuCl4-/DMAEMA) de 0,033 et une concentration d'ions [AuCl4-] de 10-3 mol L-1. L'expérience est réalisée sur la ligne de faisceau D2AM du synchrotron SOLEIL. Courbes en haut à droite: évolution du signal SAXS (Small Angle X-Ray Scattering) au cours de l'irradiation, permettant de suivre la formation des nanoparticules d'Au.
En dessous: représentation schématique de l'évolution des micelles, sur lesquelles nucléent, puis grossissent les nanoparticules d'or.

Le temps d'irradiation (de 10 s à 1h) et le rapport entre le nombre d'ions or et de monomères (AuCl4-/DMAEMA) (entre 0.033 to 1) apparaissent comme les paramètres importants permettant de contrôler la taille des nanoparticules formées. En modifiant la longueur des différents blocs du copolymère, il est aussi possible de jouer sur la taille de la couronne des micelles et donc sur la densité et la taille des nanoparticules d'or.

Ce procédé apparait enfin comme générique et une plus large gamme de morphologies de nanoparticules doivent pouvoir être obtenues à partir de micelles cylindriques ou de la phase lamellaire que l'on sait réaliser, en pilotant l'auto-assemblage des chaînes de copolymères.

Référence:
[1] "Controlled synthesis of gold nanoparticles in copolymers nano-molds by x-ray radiolysis"
L. Bondaz, P. Fontaine, F. Muller, N. Pantoustier, P. Perrin, I. Morfin, M. Goldmann and F. Cousin, Langmuir, 36, 6132−6144 (2020).

Contact:
CEA-IRAMIS - Fabrice Cousin - (LLB/MMB)
Dernières actualités
En analysant les propriétés de la lumière émise par une diode électroluminescente...
Il y a 4 500 ans, en Mésopotamie, l’élite utilisait pour se déplacer et pour faire la guerre...
Nous vivons dans une "bulle" d’environ 1000 années-lumière de large, à la surface de laquelle...
Mars possède une basse atmosphère encline à la turbulence. Sa fine atmosphère, généralement...
Une bactérie potentiellement mortelle pour les porcs est apparue pour la première fois chez des...
Les diodes électroluminescentes ou LED, composants des ampoules basse consommation actuelles, sont...
Une équipe internationale comprenant des chercheurs français, issus notamment de l’Observatoire...
Une équipe internationale (France, Angleterre, USA, Danemark) de scientifiques a estimé les taux...
En plus de la vieillesse et de certaines maladies sous-jacentes, la génétique peut avoir une...
La mission PLATO de l'ESA a reçu le feu vert pour poursuivre son développement après la revue...
Si 2021 n’a été "que" la sixième année la plus chaude en 150 ans, elle fait partie d’une...
Des chercheurs de l'Irig décrivent pour la première fois les voies d'entrée de l'uranium dans...
La communauté scientifique s’intéresse de plus en plus aux échauffements stratosphériques1....
Les astronomes ont poussé plusieurs soupirs de soulagement depuis Noël. Le télescope James-Webb...
L'altération chimique des roches a un impact significatif sur la régulation du climat mondial à...
Un groupe international de 78 chercheurs de 49 institutions, incluant le CEA-Irfu, détaille les...
Une équipe de recherche de l’UNIGE et des HUG est parvenue à identifier certains signaux...
Des espaces de travail collaboratifs homme-robot le long de la ligne de production pourraient...
Il y a bien longtemps que les livres consacrés aux régimes alimentaires ou aux conseils de santé...
Des scientifiques de l’UNIGE ont découvert que le gras pourrait aider le pancréas à...
Ce site fait l'objet d'une déclaration à la CNIL
sous le numéro de dossier 1037632
Informations légales