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Des auto-assemblages chiraux de nanoplaquettes semiconductrices


La chiralité (la propriété d’un objet de ne pas pouvoir se superposer à son image dans un miroir) joue un rôle prépondérant dans un grand nombre de processus chimiques et biologiques. Toutefois, son importance dans des structures inorganiques, à l’échelle nanométrique, n’a été réalisée que récemment.

Des chercheurs du Laboratoire de Physique des Solides à Orsay et du Laboratoire de Chimie de l’ENS Lyon viennent de découvrir un nouveau moyen de fabriquer des nano-structures chirales en exploitant les contraintes mécaniques induites par des molécules organiques à la surface de nanoparticules en forme de plaquettes. Pour cela, ils ont utilisé des nanoplaquettes semiconductrices rectangulaires de CdSe qui se comportent comme des puits quantiques ayant des propriétés spectroscopiques remarquables (grande pureté spectrale, faible seuil laser …) et faisant donc actuellement l’objet de nombreux travaux. Ils ont montré que l’accroissement de la concentration en molécules organiques à la surface de ces objets engendre de fortes contraintes stériques qui entraînent une torsion des nanoplaquettes. Du fait de leur très faible épaisseur (un peu plus d’un nanomètre), ces nanoparticules sont très flexibles et réagissent fortement à une faible contrainte mécanique. Par ailleurs, lorsque ces nanoplaquettes s’empilent spontanément en longs rubans, les contraintes mécaniques se propagent en entraînant une torsion de ces rubans qui forment ainsi des structures hélicoïdales, avec un pas de quelques centaines de nanomètres. Naturellement, en l’absence de source intrinsèque de chiralité macroscopique, les deux types d’hélices (droite et gauche) sont également observés. Cette découverte est potentiellement généralisable à d’autres nanoparticules 2D et ouvre la voie vers des assemblages chiraux de nanoparticules qui pourraient posséder des propriétés spectroscopiques originales (dichroïsme circulaire, émission polarisée …), comme récemment prédit théoriquement.

Référence

Ligand-induced twisting of nanoplatelets and their self-assembly into chiral ribbons
S. Jana, M. de Frutos, P. Davidson and B. Abécassis
Science Advances 3(9), e1701483 (2017)
doi:10.1126/sciadv.1701483

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Benjamin Abecassis