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Une nouvelle manière de contrôler la synthèse des nanomatériaux

Les outils de dépistage qui permettront de mesurer avec grande précision et haute résolution, la synthèse des nanoparticules et les films de nanoparticules en couches minces, le tout en ligne et en temps réel devraient révolutionner le secteur.
Une nouvelle manière de contrôler la synthèse des nanomatériaux
L'utilisation de nanoparticules allant jusqu'à 100 nm, augmente sans interruption dans le domaine médical par exemple pour l'administration de nouvelles molécules, les dispositifs électroniques ou même l'industrie manufacturière. Dans la plupart de ces domaines, des caractéristiques physiques spécifiques sont demandées. Le paramètre essentiel pour obtenir des nanoparticules possédant ces propriétés sur mesure, est la capacité de contrôler et d'adapter leur forme et leur taille pendant la synthèse.

Avec l'appui des fonds de l'UE, le projet SNOW CONTROL (Integrated real-time measurement platforms for nanoparticles and nanoparticle thin films) a pu franchir les premières étapes en direction d'un contrôle rétroactif complet de la synthèse des films de nanoparticules en intégrant une technologie de mesure dédiée. Plus précisément, les chercheurs ont axé leurs travaux sur la diffusion dynamique de la lumière (DDL) et la diffusion des rayons X aux petits angles (SAXS, pour small-angle X-ray scattering).

Ces deux techniques complémentaires ont été optimisées pour répondre aux exigences d'un suivi en temps réel des nanoparticules pendant la synthèse en cours. Pour atteindre cet objectif, la performance de l'appareil SAXS a été renforcée par la mise en place d'une source de rayon X par jet de métal liquide. L'équipe du projet a également développé une sonde innovante DNS pour les mesures in situ.

Les nouveaux appareils ont été largement testés, d'abord sur des nanoparticules d'or de taille connue disponibles sur le marché, puis lors de la synthèse de nouvelles nanoparticules de silicium. Le potentiel zêta (mesure de la dispersion) a été contrôlé à la fin du processus de production, car c'est à ce moment seulement que la stabilité du produit final est intéressante.

Par ailleurs, une deuxième plateforme combinant un capteur de détection par fluorescence induite par laser des nanoparticules et un analyseur spectroscopique de diffraction haute résolution des électrons (RHEED, pour reflection high energy electron diffraction) a été mise en place. Les partenaires du projet ont redessiné une unité existante de dépôt phase vapeur/injection liquide qu'ils ont intégrée à l'analyseur RHEED et au moniteur de flux ultraviolet en ligne. Cette plateforme a déjà permis de réaliser des films en couches minces de nanoparticules de silicium.

La technologie SNOW CONTROL de mesure en ligne permettra de combler le fossé actuel entre la production de nanoparticules et les films de nanoparticules en couches minces. En contrôlant le procédé de synthèse en temps réel, une rétroaction pourra être réalisée lorsque cela sera nécessaire afin d'assurer une qualité uniforme et reproductible et obtenir une performance optimale dans une large gamme d'applications. Pour de plus amples détails, vous pouvez regarder la vidéo vidéo du projet ici.

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Mots-clés

Nanoparticules, films en couche mince, SNOW CONTROL, diffusion dynamique de la lumière, diffusion des rayons X aux petits angles