Transitions de phase induites par la température dans des nano-alliages – PHASTRACK

Un contrôle complet de la structure d'une nanoparticule (forme, phase cristallographique, composition) est un élément essentiel du développement de leur usage pour des applications technologiques. La température est un paramètre externe décisif qui influence la structure, tant lors de la synthèse que lors d’utilisations pratiques, tel qu’en catalyse. Alors que les mécanismes de fusion et de solidification sont déjà complexes dans un massif, le passage à l'échelle nanométrique amène un degré de complexité supplémentaire. En effet, les considérations thermodynamiques traditionnelles sont mises au défi de la prépondérance des effets de surface et de taille.
Dans ce projet, nous suivrons la cinétique de transitions de phase induites par la température aux échelles nanométriques en utilisant des méthodes de pointe. Nous adopterons une approche en trois volets : (1) la synthèse de nano-alliages par ablation laser dans les liquides, permettant d'obtenir des compositions chimiques et des morphologies variées ; (2) l'observation in-situ de la fusion à l'aide de la microscopie électronique en transmission (TEM) à haute résolution ; et (3) des simulations en dynamique moléculaire assistées par apprentissage automatique viendront compléter les données expérimentales, et permettrons de proposer une interprétation à l'échelle atomique des mécanismes de fusion et de nucléation observés expérimentalement en microscopie électronique.
Cette proposition se concentre sur les nano-alliages or-argent et or-fer, choisis pour leur importance technologique et leurs propriétés de miscibilité distinctes (de très miscibles à partiellement miscibles). Les résultats feront progresser de manière significative notre compréhension des transitions de phase et des processus de ségrégation dans les nano-alliages, contribuant à la conception de nanomatériaux aux propriétés contrôlées.