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Synthèse et propriétés thermodynamiques des nanoalliages

publié le , mis à jour le

Le groupe MeANS travaille sur la fabrication et la caractérisation structurale de nanoparticules bimétalliques, aussi appelées nanoalliages, depuis 2004. Nous avons développé des techniques de déposition de phase vapeur (évaporation thermique et ablation par laser pulsé) permettant de fabriquer des nanoalliages de taille et composition contrôlés. Nous utilisons et développons les multifonctionnalités de la microscopie électronique en transmission, notamment l’imagerie haute résolution corrigée en aberration, pour étudier les mécanismes de croissance et le diagramme de phase propre aux nanoalliages. En effet, en plus de la température et de leur composition qui influencent la structure atomique des matériaux massifs, la structure des nanoparticules bimétalliques dépend aussi de leur taille, forme, interfaces avec l’environnement et de l’éventuelle présence de défauts cristallins. Ainsi, comprendre les propriétés thermodynamiques très complexes des nanoalliages est un prérequis indispensable, car on ne peut espérer exploiter leur propriétés si on ne contrôle pas leur structure à l’échelle atomique. Motivé par des applications magnétiques, optiques ou catalytiques prometteuses, le groupe MeANS s’est spécialisé sur les nano-systèmes CoPt, CuAg, AuPd et CuAu, et travaille en étroite collaboration avec des théoriciens qui prédisent le diagramme de phase des nanoalliages grâce à des simulations atomistiques.

La microscopie électronique en transmission corrigée en aberration : un outil multifonctionnel pour étudier la structure atomique des nanoalliages.

Projets :
ANR ATNAA
ANR DINAMIC

Principaux collaborateurs : Hakim AMARA (LEM, CNRS-ONERA), Jérôme Creuze (ICMO, Université d’Orsay), Christine Mottet (CiNAM, Université d’Aix-Marseille), Riccardo Ferrando (Department of Chemistry and Industrial Chemistry, Université de Gène, Italie)

Principales publications :

Direct Measurement of the Surface Energy of Bimetallic Nanoparticles : Evidence of Vegard’s Rulelike Dependence
A. Chmielewski, J. Nelayah, H. Amara, J. Creuze, D. Alloyeau, G. Wang, C. Ricolleau
Phys. Rev. Lett. 120, 025901

Ostwald-Driven Phase Separation in Bimetallic Nanoparticle Assemblies
G. Prévot, N. T. Nguyen, D. Alloyeau, C. Ricolleau, J. Nelayah
ACS Nano, 10 (4), 4127-4133 (2016)

New insights into the mixing of gold and copper in a nanoparticle from a structural study of Au–Cu nanoalloys synthesized via a wet chemistry method and pulsed laser deposition
Hélène Prunier, Jaysen Nelayah, Christian Ricolleau, Guillaume Wang, Sophie Nowak, Anne-Félicie Lamic-Humblot and Damien Alloyeau
Phys. Chem. Chem. Phys., 2015, Advance Article
DOI : 10.1039/C5CP01491C

Nanoalloys : Synthesis, Structure and Properties
Damien Alloyeau, Christine Mottet, Christian Ricolleau
Book published by Springer in 2012. ISBN : 978-1-4471-4013-9

Transition from core–shell to Janus chemical configuration for bimetallic nanoparticles
C. Langlois, Z. L. Li, J. Yuan, D. Alloyeau, J. Nelayah, D. Bochicchio, R. Ferrando and C. Ricolleau
Nanoscale , 4, 3381-3388 (2012)

Following Ostwald ripening in nanoalloys by high-resolution imaging with single-atom chemical sensitivity
D. Alloyeau, T. Oikawa, J. Nelayah, G. Wang, C. Ricolleau
Applied Physics Letters. 101, 121920 (2012)

Ostwald ripening in nanoalloys : when thermodynamics drives a size-dependant particle composition
D. Alloyeau, G. Prevot, C. Ricolleau, Y. Le Bouar, C. Langlois, T. Oikawa, A. Loiseau
Phys. Rev. Letters 105, 255901 (2010)

Size and shape effects on the order-disorder phase transition in CoPt nanoparticles
D. Alloyeau, C. Ricolleau, C. Mottet, T. Oikawa, C. Langlois, Y. Le Bouar, N. Braidy, A. Loiseau
Nature Materials, 8, 940-946 (2009)