Capteurs flexibles très stables à faible déformation basés sur des nanoparticules d’or et des nanohélices de silice
Les capteurs de contrainte flexibles basés sur des réseaux de nanoparticules (NP) présentent un grand potentiel pour des applications futures telles que la peau électronique, les écrans tactiles flexibles, les capteurs de soins de santé et la robotique. Cependant, même si ces capteurs peuvent présenter une sensibilité élevée, ils ne sont généralement pas très stables en cas de cycles mécaniques et présentent souvent une hystérésis importante, ce qui les rend inadaptés aux applications pratiques. C’est pourquoi nous avons développé une stratégie générale de synthèse innovante de capteurs de contrainte basés sur des réseaux de nanohélices (NHs) de silice greffées avec des nanoparticules d’or (AuNPs) pouvant surmonter ces aspects critiques. Ces nanoparticules d’or de 10 nm sont fonctionnalisées avec de l’acide mercaptopropionique (MPA) et différents ratios d’acide thiol-polyéthylène glycol-carboxylique (HS-PEG7-COOH) afin d’optimiser la stabilité colloïdale des suspensions nanocomposites NH@AuNPs résultantes, de contrôler leur état d’agrégation et d’ajuster l’épaisseur de la couche isolante. Elles sont ensuite greffées de manière covalente à la surface des NHs avec un arrangement bien défini qui suit l’hélicité du template de silice. Elles sont ensuite alignées par diélectrophorèse (DEP) entre des électrodes interdigitées sur un substrat flexible. La flexibilité, la stabilité et surtout la sensibilité de ces capteurs sont ensuite caractérisées par des mesures électromécaniques et des observations au microscope électronique à balayage. Ces capteurs de déformation à base de nanocomposites NH@AuNPs sont beaucoup plus stables que ceux ne contenant que des nanoparticules et présentent une hystérésis significativement réduite et une grande sensibilité à de très faibles déformations. Ils peuvent conserver leur sensibilité même après 2 millions de cycles consécutifs avec une réactivité pratiquement inchangée. Ces performances améliorées sont dues à leur stabilité mécanique et à l’utilisation de nanohélices comme gabarits mécaniques stables.
Amestoy, A.; Rangra, A.; Mansard, V.; Saya, D.; Pouget, E.; Mazaleyrat, E.; Severac, F.; Bergaud, C.; Oda, R.; Delville, M.-H., Highly Stable Low-Strain Flexible Sensors Based on Gold Nanoparticles/Silica Nanohelices. ACS Applied Materials & Interfaces 2023, 15, 39480-39493, https://doi.org/10.1021/acsami.3c05852
Comment sont fabriqués les particules de silicium à base d’une matrice d’oxyde riche en silicium ?
Notre manuscrit décrit le mécanisme de croissance des particules, suivi en temp réel. Nous avons découvert par microscopie électronique in situ et environnementale qu’il existe au moins deux méthodes de croissance : la coalescence et la déplacement des billes à travers le matrice en phase moelleux. De tels nano-objets présentent un intérêt pour les matériaux optiques isotropes avec des applications en metamatériaux.
Cynthia Cibaka-Ndaya, Kevin O’Connor, Emmanuel Opeyemi Idowu, Megan A. Parker, Eric Lebraud, Sabrina Lacomme, David Montero, Paula Sanz Camacho, Jonathan G.-C. Veinot, Ioan-Lucian Roiban, Glenna L. Drisko, Understanding the formation mechanisms of silicon particles from the thermal disproportionation of hydrogen silsesquioxane. Chem. Mater. 2023 vol.?, p.? (10 p.). https://dx.doi.org10.1021/acs.chemmater.3c01448.
Comment élaborer des nanofils bimétalliques à base de cuivre ?
Alors que la littérature contient de nombreux protocoles pour préparer des nanoparticules bimétalliques à base de cuivre, il reste difficile d’élaborer des nanostructures allongées (des nanofils) dans lesquels les deux métaux sont intimement alliés. Cet article de revue identifie les principales approches pour générer de tels fils bimétalliques.
Križan et al 2023 Nano Ex. https://doi.org/10.1088/2632-959X/ad0168
Comment fabriquer des couronnes d’or ultrafines en surface de billes de silice ?
Notre manuscrit décrit un moyen de fabriquer des coquilles d’or ultrafines en combinant plusieurs étapes de synthèse impliquant la croissance inorganique, la fonctionnalisation de surface, le dépôt de métal et le traitement post-synthétique. Les coquilles sont constituées d’un noyau diélectrique entouré d’une fine coque métallique (< 10 nm). De tels nano-objets présentent un intérêt pour les matériaux optiques isotropes avec des applications en biologie, imagerie, fenêtres à économie d’énergie et communications optiques.
Lermusiaux L., Plissonneau M., Bertry L., Drisko G. L., Buissette V., Le Mercier T., Duguet E. and Tréguer-Delapierre M. Seeded growth of ultrathin gold nanoshells using polymer additives and microwave radiation. Sci. Rep. 2021 vol.11, p.17831 (10 p.). 10.1038/s41598-021-97171-0.
Vers des sources de Huygens grâce à des nanostructures plasmoniques dodécaédriques
Dans ce travail, nous montrons qu’une configuration dodécaédrique, dans laquelle 12 satellites d’argent sont situés sur les faces d’un dodécaèdre de taille nanométrique, fournit des réponses dipolaires et quadrupôlaires électriques et magnétiques qui interfèrent pour produire des sources de Huygens. Ceci est rendu possible en remplissant la condition de Kerker généralisée. En utilisant une approche d’ingénierie colloïdale, nous synthétisons ces sources conçues numériquement et montrons qu’elles présentent une forte diffusion vers l’avant qui pourraient être utile à diverses applications dans le domaine des métasurfaces et des absorbeurs parfaits par exemple.
Laurent Lermusiaux, Véronique Many, Philippe Barois, Virginie Ponsinet, Serge Ravaine, Etienne Duguet, Mona Tréguer-Delapierre, et Alexandre Baron, Nano Lett. 2021, 21, 5, 2046-2052. 10.1021/acs.nanolett.0c04666
Synthèse simple de nanomatériaux hybrides métal/semi-conducteur grâce au laser focalisé
Nous avons développé une stratégie générale de synthèse innovante qui exploite un faisceau laser focalisé pour produire des nanoplots métalliques uniques à la surface de nanobâtonnets semi-conducteurs.
> Voir l’article de l’INC CNRS
Référence : Hole Scavenging and Electron-Hole Pair Photoproduction Rate: Two Mandatory Key Factors to Control Single-Tip Au-CdSe/CdS Nanoheterodimers Junjie Hao, Haochen Liu, Kai Wang, Xiao Wei Sun, Jean-Pierre Delville et Marie-Helene Delville., ACS Nano, 30 août 2021
Lien vers la publication
Intéressé par une synthèse qui permet d’élaborer des nanofils d’argent ultralongs ?
Voici un de nos derniers articles sur les nanofils d’argent et la fabrication d’électrodes transparentes très performantes à basse température.
Lisez l’article : Madeira A., Papanastasiou D. T., Toupance T., Servant L., Tréguer-Delapierre M., Bellet D. and Goldthorpe I. A. Rapid synthesis of ultra-long silver nanowires for high performance transparent electrodes. Nanoscale Adv. 2020 vol. 2, n°9, p. 3804-3808. 10.1039/D0NA00392A
Matériaux pour l’optique :
Nous nous intéressons à la fabrication de matériaux à indice de réfraction négatif. Aucun matériau naturel que nous connaissons n’a cette propriété, mais elle pourrait être obtenue via la fabrication de métamatériaux. Un métamatériau optique est composé d’éléments plus petits que la longueur d’onde de la lumière visible. Dans cet article, nous avons développé une nouvelle façon de fabriquer des métamatériaux optiques par auto-assemblage en collaboration avec l’équipe de V.Manoharan (U. Harvard).
Lisez l’article : N. Tanjeem, C. Chomette, N. Schade, S. Ravaine, E. Duguet, M. Tréguer-Delapierre, V. Manoharan. Polyhedral plasmonic nanoclusters through multi-step colloidal chemistry. Material Horizons, 2021. 10.1039/D0MH01311K
Des Nanocages d’or : des nanocages d’or avec 2, 3, 4, 6 et 12 ouvertures, régulièrement espacées, ont été élaborés par chimie colloïdale. Cette approche permet également de synthétiser des nano-grelots. Les propriétés optiques de ces objets à l’échelle de l’objet individuel ont été mesurées et comparées aux simulations.
Lisez l’article : C. Hubert, C. Chomette, A. Desert, A. Madeira, A. Perro, I. Florea, . Ihiawakrim, O. Ersen, A. Lombardi, E. Pertreux, F. Vialla, P. Maioli, A. Crut, N. Del Fatti, F. Vallée, J. Majimel, S. Ravaine, E. Duguet, M. Tréguer-Delapierre. Versatile template-directed synthesis of gold nanocages with a predefined number of windows. Nanoscale Horizons, 2021. 10.1039/D0NH00620C
→ Voir la vidéo réalisée par la Société Chimique de France :