La synthèse de nanoparticules métalliques par réduction en milieu organique en présence de tensioactifs à longue chaîne s’est avérée extrêmement efficaces pour le contrôle de la taille et de la forme des particules. Cependant, l’élucidation du mécanisme de nucléation/croissance n’est pas simple en raison des multiples rôles joués par ces tensioactifs. L’étape de nucléation est, en particulier, très difficile à décrire précisément et nécessite des techniques in-situ résolues en  temps et en espace. En nous appuyant sur la diffusion des rayons X aux petits angles, la spectroscopie d’absorption des rayons X et la diffraction des rayons X à haute énergie, nous avons montré que la formation de nanoparticules d’or, préparées par réduction du chlorure d’or, dans une solution d’oléylamine/hexane par le triisopropylsilane, ne suit pas un processus classique de nucléation mais résulte de la formation de clusters de pré-nucléation (PNC). Ces PNCs contiennent des précurseurs d’or à différents degré d’oxydation (Au(III) et d’Au(I)). Les résultats issu de la diffusion de rayons X aux petits angles a montré que taille de ces amas  est  stable pendant l’étape d’induction. En revanche, ces PNCs subissent une contraction très rapide pendant l’étape de nucléation. L’évolution temporelle de la spéciation de l’or, déduite des spectres XAS, a été analysée par des voies de réaction à plusieurs étapes comprenant à la fois des espèces hautement réactives, impliquées dans les étapes de nucléation et de croissance, et des espèces peu réactives agissant comme un réservoir pour les espèces réactives. La durée de la période d’induction est liée à la réactivité des précurseurs de l’or, et est contrôlée par la coordination de l’oléylamine aux complexes d’or. L’étape de nucléation dépend de la taille et de la réactivité des PNCs. Les rôles multiples de l’oléylamine, en tant qu’agent solubilisant du sel d’or, ligand des complexes d’or déterminant à la fois la taille des PNC et la réactivité des précurseurs d’or ont été clairement établis. Ce travail ouvre de nouvelles perspectives pour synthétiser des NPs métalliques et pour définir de nouvelles voies de synthèse de nanoparticules pouvant présenter des structures et des morphologies différentes de celles obtenues par les voies classiques de nucléation.

Travaux de Sébastien Teychené (LGC) et Guillaume Viau (LPCNO) sur la nucléation de particules d’or.

Travail de Raj Kumar Ramamoorthy postdoc FERMaT 2019

https://doi.org/10.1039/D0NR03486J