Des scientifiques du CNRS ont étudié l’évolution de la forme de nano-tétrapodes d’or et ont révélé une cinétique à deux étapes : les quatre bras –initialement pointus– s’émoussent rapidement, avant d’entamer une rétraction lente vers une forme finale quasi-sphérique.
Figure : Schéma de l’évolution temporelle (indiquée par la flèche) d’un nano-tétrapode, depuis son état initial pointu, vers une forme tronquée, avec des bras délimités par des facettes {110} et finalement vers un état final arrondi et quasi-sphérique. Cette évolution a été suivie en parallèle en solution par de la diffusion des rayons X (SAXS) et de la spectroscopie optique d’absorption (UV-Vis). Une étude complémentaire par microscopie électronique (TEM) a été menée à l’état sec.
Il faut appliquer une force considérable pour déformer des objets métalliques macroscopiques. À la nano-échelle, en revanche, les choses se passent autrement : souvent, les forces de surface suffisent pour déformer des nanoparticules et leur faire adopter la forme la plus favorable. Il est essentiel de comprendre cette « nano-métallurgie », pour faire avancer notre connaissance fondamentale mais aussi pour guider le progrès de la nanotechnologie. Pourtant, les processus impliqués sont difficiles à suivre en temps réel.
Une équipe rassemblant des chercheurs de plusieurs laboratoires français et européens [1] a publié récemment dans le journal Nano Letters une étude détaillée du chemin suivi par des particules d’or métastables, initialement munies de quatre bras pointus, vers une particule quasi-sphérique. Grâce à leur géométrie bien définie, ces « nano-tétrapodes » sont plus faciles à étudier que les « nano-étoiles » qui leurs ressemblent, mais dont la morphologie est plus variée. Combinant des techniques de microscopie électronique, de diffusion des rayons X et de spectroscopie optique et un traitement avancé des données, ils ont pu mettre en évidence une cinétique complexe, qui débute par un aplatissement rapide de la pointe vers une facette {110} du réseau cristallin de l’or et se poursuit par une étape plus lente de remodelage vers une forme isométrique.
Au-delà de la compréhension conceptuelle de leur évolution, cette étude facilitera l’utilisation de ces nano-objets dans des applications d’optique non-linéaire [2], grâce à leur forme particulière qui ne présente pas de centre d’inversion.
[1] Damien Alloyeau au Laboratoire Matériaux et Phénomènes Quantiques, (Université Paris Cité/CNRS), le Laboratoire de physique des solides (CNRS/Université de Paris-Saclay), Doru Constantin à l’Institut Charles Sadron (CNRS/Université de Strasbourg) et le synchrotron européen ESRF (Grenoble).
[2] Jieli Lyu et al., Shape-Controlled Second-Harmonic Scattering from Gold Nanotetrapods, J. Phys. Chem. C 126, 9831-9835 (2022).
Référence : Jieli Lyu et al., Two-step reshaping of acicular gold nanoparticles, Nano Letters (2025). DOI: 10.1021/acs.nanolett.4c05601
Contacts : Cyrille Hamon