– MAG@M

Se basant sur les connaissances acquises pour les nanoparticules (NPs) monométalliques, les recherches sur les nanomatériaux se concentrent à présent sur des NPs associant plusieurs composants agencés de façon contrôlée. L?idée est de tirer profit de l?association de ces composants pour obtenir des fonctions nouvelles ou des propriétés améliorées. Cependant la synthèse contrôlée de ces objets reste un défi. Ce projet vise précisément à développer une méthode originale de synthèse de NPs (2-10nm) bifonctionnelles métalliques de type c?ur coquille. Un c?ur de fer apportera des propriétés magnétiques tandis que la fonction de la surface sera soit catalytique (Rh), soit biocompatible (Au) ou précurseur de composant semi-conducteur (Bi2O3 par oxydation sélective d?une coquille de Bi) pour démontrer le large champ d?application du procédé. Indépendamment de la nature de la coquille, placer l?élément 3d au c?ur d?une NP métallique est un défi synthétique. Nous proposons pour atteindre ce but, d?utiliser des adduits amine-borane comme agents réducteurs. Ils ont en effet la particularité de réagir sélectivement avec des complexes amidure (amidure de fer notamment) en présence de certains complexes oléfiniques pour former des NPs et du dihydrogène. Celui-ci peut alors être recyclé in situ pour la réduction du complexe oléfinique qui se déposera à la surface des NPs déjà présentes en solution (les c?urs) pour former la coquille. Cette voie de synthèse a été conçue de façon à respecter le principe d?économie d?atomes et à utiliser des réactifs commerciaux pour qu?elle puisse être mise en ?uvre facilement et serve un large public. Cette approche originale est issue des compétences acquises en synthèse organométallique (précurseurs et NPs) et s?appuie sur les résultats récents de la littérature visant à générer H2 à partir d?adduits amine-borane. Des résultats préliminaires obtenus pour le système Fe@Rh montrent la pertinence de notre approche. La ségrégation entre les deux métaux résulte du fait que dans ces conditions de synthèse un précurseur métallique se réduit plus vite (formation du c?ur) que l?autre (formation de la coquille), et ceci à basse température. La ségrégation de type c?ur coquille est donc sous contrôle cinétique. Cela doit permettre l?accès à des distributions chimiques hors équilibre, aux propriétés physiques originales, qui ne peuvent pas être obtenues selon les procédés de synthèse classique (températures élevées). Pour atteindre ce but 4 groupes de recherche se sont associés en consortium. Le travail de synthèse sera effectué au LCC. Les propriétés électroniques, magnétiques et structurales des objets seront caractérisées au moyen de techniques globales ou de sondes locales telles que : spectrométrie Mossbauer, XPS, EELS, WAXS, EXAFS, EDX, HRTEM, EFTEM, etc?dont le CEMES, le LPEC ou l?IPREM ont la parfaite maitrise ou qui sont accessibles dans le cadre de programmes de recherches en cours. La formation de NPs monométalliques sera étudiée au préalable pour obtenir des données quantitatives sur les cinétiques de réduction des précurseurs et permettre d?optimiser les conditions d?investigation (globales ou locales) des propriétés physiques des NPs bimétalliques. Des NPs de type Fe@M (M=Rh, Au, Bi) et Au@Bi seront alors synthétisées avec pour objectif de faire varier la taille du c?ur et l?épaisseur de la coquille. A ce niveau une caractérisation précise des objets renseignera sur le mode de croissance du second métal à la surface de la NP c?ur. Finalement, des ligands seront coordinés à la surface des NPs bimétalliques pour stabiliser les systèmes potentiellement métastables et l?étude approfondie de l?ordre chimique sera entreprise sur des échantillons optimisés. Ce projet doit déboucher sur la synthèse de NPs Fe@M (M=Rh, Au, Bi) et Au@Bi parfaitement caractérisées et prêtes à être utilisées dans des applications en catalyse, biologie et/ou physique. Ces nanoplatformes auront des propriétés magnétiques renforcées en comparaison aux systèmes à c?ur d?oxyde de fer tout en étant stables à l?air. Des collaborations ont d?ores et déjà été initiées avec des partenaires extérieurs au consortium pour assurer le développement de ces nanoplatformes.