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Réseaux de nano-objets

La maîtrise des interactions surface métallique/ligands et des facteurs gouvernant la croissance des particules s'avère fondamentale pour synthétiser des particules de tailles et formes définies, organiser ces particules au sein de super-réseaux et contrôler les propriétés physiques. La formation de super-réseaux est particulièrement importante puisqu'elle permet d'accéder à des particules identiques sous forme de matériau dense mais dans lequel les particules sont isolées électriquement. Ainsi, l'utilisation de ligands à fonction thiol ou de ligands oxygénés se liant fortement à la surface métallique permet d'assembler des nanoparticules métalliques pour former un super-réseau à 2 ou 3 dimensions (cf ci-dessous).

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En fait, il a été montré que la stabilisation de nanoparticules pouvait être assurée par des ligands fortement liés à leur surface ou par des ligands faiblement coordonnés. Dans le premier cas, des nanoparticules sphériques et monodisperses en taille sont obtenues alors que dans le second cas des changements de taille et de forme sont possibles et dépendent de l'organisation de la solution au voisinage de la particule.
Dans le but d'obtenir des nano-objets de taille et de forme, donc de propriétés physiques, parfaitement contrôlées, différents types de ligands peuvent être associés en solution, se comportant de la même manière que les systèmes cationiques dans des mélanges eau/huile.
Dans le cas de nanoparticules d'étain, il apparaît que la monodispersité est liée à la formation d'un super-réseau, c'est-à-dire à un phénomène de cristallisation induite par la présence du mélange ligand/surfactant. Ce phénomène apparaît général et a été étendu à d'autres systèmes métalliques. Une organisation à longue distance est obtenue sous forme de super-réseaux contenant des nanoparticules de formes variées : sphériques, ovoïdes, cubiques et parallélépipédiques, mais toujours toutes identiques à l'intérieur d'un super-réseau.

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Dans le cas de particules de cobalt, la substitution de l'oléyle amine par l'hexadécylamine conduit à l'obtention de nano-bâtonnets de dimensions 120 x 5,5 nm. En modifiant la nature de l'acide, il a été possible d'obtenir une auto-organisation des nano-bâtonnets à l'intérieur de super-réseaux (figure ci-dessus).

Une approche alternative pour l'organisation de nanostructures fonctionnalisées en réseaux 2D est d'utiliser des substrats eux-mêmes fonctionnalisés. Ainsi, le dépôt à très faible énergie d'agrégats, préformés en phase gazeuse, permet grâce au piégeage sur des défauts pré inscrits à la surface du substrat, de réaliser des réseaux ordonnés dont les géométries et paramètres de mailles peuvent être contrôlés. 

          
 
 
 
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