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Du comportement exotique des nanoparticules bimétalliques Une thermodynamique dans tous ses états Jérôme Creuze ICMMO-LEMHE UMR 8682.

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1 Du comportement exotique des nanoparticules bimétalliques Une thermodynamique dans tous ses états Jérôme Creuze ICMMO-LEMHE UMR 8682

2 Pourquoi des nanoparticules bimétalliques ? Intérêts fondamentaux peu réactifs + très réactif … Voire économique ! cher pas cher Les simulations numériques en chimie à Paris-Sud – 24 Octobre 2012 Les différents arrangements chimiques cœur-coquilleoignonJanusaccolé ordonnédésordonné S/V élevé Plusieurs sous-objets équivalents Polyèdre de Wulff A léchelle atomique Thermodynamique avec ettet de taille finie et à multi-sous-objets

3 Cu Ag pseudo-grand canonique canonique P.R. Subramanian et al., J. Ph. Eq. 14, 62 (1993) Avant le nano… le massif Les simulations numériques en chimie à Paris-Sud – 24 Octobre 2012 Du point de vue atomistique Potentiel interatomique à N-corps Ensemble canonique (N Cu, N Ag, P, T

4 et le semi-massif (111) Ag Cu Basse T (001) Ag Cu I. Meunier et al., Phys. Rev. B 66, (2002) R. Tétot et al., Phys. Rev. Lett. 91, (2003) I. Braems et al., Phys. Rev. B 74, (2006) Haute T Les simulations numériques en chimie à Paris-Sud – 24 Octobre 2012 Surface liaisons coupées Ségrégation c log 10 c Mouillage c log 10 c c J. Creuze et al., Surf. Sci. 491, L651 (2001) Transition de phase chimique et structurale Ag Cu Ag(111)/Cu(001)

5 D. Bochicchio et R. Ferrando, Nano Lett. 10, 4211 (2010). … et alliages bimétalliques à T = 0 K En route pour le nano NANOALLIAGES ??? T c taille forme Les simulations numériques en chimie à Paris-Sud – 24 Octobre 2012 Prise en compte de T Ségrégation et effet de taille finie … et multi-sous-objets Métaux purs… F. Baletto et al., J. Chem. Phys. 116, 3856 (2002)

6 N Ag = Z // N Ag = 0 T = 300 K – ensemble canonique Dune isotherme structurale riche en rebondissements… Les simulations numériques en chimie à Paris-Sud – 24 Octobre 2012 N Ag = 80 N Ag = 120 N Ag = 204 N Ag = 404 Couplage fort entre composition et structure N Ag = 230 N Ag = 275 N Ag = 330

7 et chimique !!! c (100) 0,7 c (100) 0,3 T = 300 K – ensemble p-GC Bistabilité structurale… 0,5 … aux comportements exotiques des facettes Les simulations numériques en chimie à Paris-Sud – 24 Octobre 2012 T = 130 K – ensemble p-GC Basculement dune facette Cu Ag ou Ag Cu Plus de transition de phase mais domaines de bistabilité

8 coeur-coquille Ensemble canonique via Widom … aux diagrammes de phase Lacune de miscibilité chimique induite par un changement structural global solubilité chimique Plusieurs objets équivalents non couplés par la structure lacune de bistabilité chimique sans biphasage intra-objet Un objet unique lacune de miscibilité avec biphasage Les simulations numériques en chimie à Paris-Sud – 24 Octobre 2012 Limites dinstabilité structurale Diagramme de phase généralisé T c (001) > T c (111) eutectique T c (nano) T c (macro) 1/2

9 Et dans la vraie vie ? Les simulations numériques en chimie à Paris-Sud – 24 Octobre 2012 Ag déposé à T = 100 °C 550°C 90 min Il reste à rendre compte de linfluence de la taille et des facteurs cinétiques… C. Langlois et al., Faraday Discuss. 138, 375 (2008) CuAg Dune nanoparticule à une assemblée de nanoparticules… Ag Cu déposé sur carbone amorphe T = 270°C … aux conditions délaboration C. Langlois et al., Nanoscale 4, 3381 (2012)

10 Remerciements C. Mottet, G. Tréglia B. Legrand SRMP F. Ducastelle LEM Sim_NanA ANR-08-NANO Pour en savoir encore plus… F. Lequien (thèse 2008) V. Moreno, L. Delfour (stages M2) E. Maras (thèse 19/11/12) M. Briki (thèse 16/01/13) SEKSI Team : E. Amzallag, F. Berthier, I. Braems, G. Sattonnay et R. Tétot Les simulations numériques en chimie à Paris-Sud – 24 Octobre 2012


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