Une équipe internationale de chercheurs a présenté des preuves solides que des amas individuels de vingt atomes d’or (Au20) prennent une forme pyramidale.
Une vue 3D de l’amas Au20.20 cluster. Crédit image : Li et al, doi : 10.1126/sciadv.aay4289.
” Au20 ont un plan de base triangulaire composé de dix atomes disposés de manière ordonnée, avec des triangles supplémentaires de six et trois atomes, surmontés d’un seul atome “, a déclaré le Dr Zhe Li de l’Institut de technologie de Harbin et ses collègues.
En utilisant la microscopie à effet tunnel à basse température, le Dr Li et ses collaborateurs de la KU Leuven, de la National Tsing Hua University et de l’Università di Milano-Bicocca ont obtenu des images à résolution atomique de l’or et de l’argent.20 clusters.
” Le microscope à effet tunnel à balayage peut visualiser des atomes uniques “, ont-ils expliqué.
“Il fonctionne à des températures extrêmement basses (moins 269 degrés Celsius) et utilise l’effet tunnel quantique d’un courant électrique à partir d’une pointe métallique de balayage pointue à travers l’amas et dans le support.”
“L’effet tunnel quantique est un processus dans lequel le courant électrique circule entre deux conducteurs sans qu’il y ait de contact physique entre eux.”
Les chercheurs ont utilisé un plasma intense dans une configuration complexe de chambre à vide pour pulvériser des atomes d’or à partir d’un minuscule morceau d’or.
“Une partie des atomes pulvérisés se regroupent en petites particules de quelques atomes à quelques dizaines d’atomes, en raison d’un processus comparable à la condensation des molécules d’eau en gouttelettes”, a déclaré le Dr Li.
“Nous avons sélectionné un faisceau d’amas composé d’exactement vingt atomes d’or”.
“Nous avons fait atterrir ces espèces avec l’une des facettes triangulaires sur un substrat recouvert d’une très fine couche de NaCl, d’une épaisseur de trois couches d’atomes exactement.”
Les scientifiques ont également analysé la structure électronique particulière de l’Au.20 cluster.
“Comme les atomes de gaz noble ou les molécules aromatiques, l’Au20 n’a que des orbitales électroniques complètement remplies, ce qui les rend beaucoup moins réactifs que les clusters avec un ou quelques atomes en plus ou en moins “, ont-ils déclaré.
“Notre travail démontre une routine généralement applicable pour étudier les propriétés intrinsèques des clusters bien définis, ainsi que leur mécanisme de frittage sur les surfaces”, ont-ils ajouté.
“La connaissance et la compréhension détaillées de la morphologie, de la distribution de taille et de la structure électronique des clusters supportés sont importantes pour évaluer leurs performances catalytiques et optiques et, par conséquent, très pertinentes pour faire progresser la conception de dispositifs catalytiques et optiques basés sur les clusters.”
Les résultats sont publiés dans le journal Science Advances.
