Des chercheurs de l’Université de technologie de Vienne ont trouvé un moyen de faire fondre des nanopépites d’or à l’aide d’ions hautement chargés.
Dans le détail, les scientifiques ont bombardé des morceaux d’or extrêmement petits, constitués de quelques milliers d’atomes et d’un diamètre de l’ordre de dix nanomètres, avec des atomes de xénon multi-ionisés. Cela a permis de modifier la forme et la taille de ces pièces d’or de manière ciblée.Les ions hautement chargés ont ensuite frappé de petites îles d’or placées sur un substrat isolant – et alors différentes choses se sont produites : les îles d’or sont devenues plus plates, elles ont fondu ou se sont évaporées.
“En fonction de la charge électrique de nos ions, nous pouvons déclencher différents effets”, a déclaré Gabriel Szabo, premier auteur de l’article, dans un communiqué de presse.
Les ions hautement chargés frappent les minuscules pépites d’or à une vitesse élevée, à environ 500 kilomètres par seconde. Néanmoins, ce n’est pas la force de l’impact qui a changé les îles d’or.
“Si vous tirez des atomes de xénon non chargés sur les îles d’or avec la même énergie cinétique, les îles d’or restent pratiquement inchangées”, a déclaré Szabo. “Ainsi, le facteur décisif n’était pas l’énergie cinétique, mais la charge électrique des ions. Cette charge transporte également de l’énergie et se dépose exactement au point d’impact.
Jeter de l’or hors d’équilibre
Dès que les ions chargés positivement ont frappé les nanopièces d’or, ils ont arraché des électrons à l’or. Dans une grosse pièce d’or, cela n’aurait aucun effet significatif : l’or est un excellent conducteur, les électrons peuvent se déplacer librement et davantage d’électrons seraient fournis à partir d’autres zones de la pépite d’or.
Mais les structures de nano-or sont si petites qu’elles ne peuvent plus être considérées comme un réservoir inépuisable d’électrons.
“L’énergie chargée de l’ion impactant est transférée à l’or, ainsi la structure électronique de l’ensemble de l’objet nano-or est complètement déséquilibrée, les atomes commencent à bouger et la structure cristalline de l’or est détruite”, a déclaré le chercheur principal. Richard Wilhelm a expliqué. “Selon la quantité d’énergie que vous déposez, il peut même arriver que toute la pièce de nano-or fonde ou soit vaporisée.”
Les effets du bombardement ionique peuvent alors être étudiés au microscope à force atomique. Selon la charge des ions, la hauteur des pièces d’or est plus ou moins réduite.
“Tout comme nos modèles l’avaient également prédit, nous pouvons contrôler l’impact des ions sur l’or, et non pas par la vitesse que nous donnons à nos projectiles, mais plutôt par leur charge”, a rapporté Szabo.
Selon l’équipe, un contrôle amélioré et une compréhension plus approfondie de ces processus sont importants pour fabriquer une grande variété de nanostructures.
« C’est une technique qui vous permet de modifier sélectivement la géométrie de structures particulièrement petites. C’est tout aussi intéressant pour la création de composants microélectroniques que pour les soi-disant points quantiques – de minuscules structures qui permettent des effets électroniques ou optiques sur mesure très spécifiques en raison de leurs propriétés physiques quantiques », a déclaré Wilhelm.
Source : mining.com
