Des polymères organiques pour la synthèse de nanoparticules métalliques HADAOUI(1,2), R. HEYD(1,2) , M.L. SABOUNGI(3), F. MEDUCIN(3) , F. WARMONT(3), E.L. AMEZIANE(1), M. FLIYOU(2) et A. KOUMINA(2). 1Laboratoire de Physique du Solide et des Couches Minces, Faculté des Sciences Semlalia, Univeristé Cadi Ayyad, Marrakech, Maroc. 2 Equipe de Physique des Nanostructures, Ecole normale Supérieure, Marrakech, Maroc. 3 Centre de Recherche sur la Matière Divisée, Université d’Orléans, France RESUME DETAILS EXPERIMENTAUX Le renforcement spectaculaire des propriétés physico-chimiques d’un milieu hôte, lié au confinement quantique ou (et) à la présence de nanoparticules de diverses natures, suscite une vague d’intérêt sans précédent dans la communauté scientifique et technique. Cependant la synthèse parfois délicate des nanoparticules et son faible rendement sont autant de handicaps à un accès aisé aux nanotechnologies. La synthèse des nanoparticules métalliques (Argent, Cuivre, Aluminium et Cobalt) que nous réalisons au laboratoire fait appel à des polymères organiques comme le PVA (alcool polyvinylique). De manière schématique, la synthèse des nanoparticules métalliques (M) à partir d’une solution d’ions M+ résulte de la réduction progressive de ces ions par le PVA. Les clusters métalliques ainsi obtenus sont ensuite extraits de la matrice polymérique hôte par simple chauffage dans l’air à environ 300 °C. Ils sont ensuite stabilisés et protégés d’éventuelles réactions d’oxydation par divers surfactants. L’optimisation du procédé de synthèse a permis de produire des nanoparticules d’argent de taille (10 à 30 nm) et de morphologies homogènes. Nous étudions l’influence des paramètres physico-chimiques de synthèse (températures, concentration initiale en solution d’ions M+, poids moléculaire du polymère hôte,traitement final : séchage, broyage, …) sur la taille et la morphologie des nanoparticules métalliques ainsi synthétisées ainsi que sur le rendement de la synthèse. Nous étendions cette méthode à la synthèse d’autres nanoparticules comme les oxydes de Cobalt ou de Fer reconnus pour leurs propriétés magnétiques. Finalement la synthèse de ces nanoparticules est mise à profit pour la préparation de nanofluides et de nanogels dont nous étudions les propriétés thermiques et rhéologiques. A) Synthèse des nanoparticules métallique a l’aide du PVA. Préparation des nanoparticules métalliques encapsulées dans le PVA (Mw = 10 000) sous forme des films M-PVA (M : Ag ou Cu) a partir des solutions de AgNO3 (et Cu(I)Cl). B) Structures possibles du PVA. Film de Ag-PVA C) Mécanismes de reduction de Ag+ en Ag par le PVA. Ag+ + e− (de molecule PVA) →[Ag+ –PVA]−(complex) Explication : a) [ -R- OH−]n → Ω1[ -R- OH- ]n* - CH2- CH =O + ½ H2. Ag+ + ½ H2 → Ag + H+ Ag-PVA Image MET de nanoparticules d'Argent synthétisées par la voie PVA. Diffraction des rayons X sur le poudre d’argent. CONCLUSION & PERSPECTIVES REFERENCES Grâce a cette simple méthode on peut encapsuler des nanoparticules métalliques dans un film mince de PVA (Mw=10 000) pour les protéger de l’oxydation dans l’air a fin de les utiliser dans différents domaines des nanotechnologie. [1] S. Liu, J. Yue, A. Gedanken, Adv. Mater. 13 (2001) 656. [2] Y. Zhou, S.H. Yu, X.P. Cui, C.Y.Wang, Z.Y. Chen, Chem. Mater. 11 (1999) 545. [3] A.L. Rogach, G.P. Shevchenko, Z.M. Afanas’eva, V.V. Sviridove, J. Phys. Chem. B 101 (1997) 8129. [4] H.H. Huang, X.P. Ni, G.L. Loy, C.H. Chew, K.L. Tan, F.C. Loh, J.F. Deng, G.Q. Xu, Langmuir 12 (1996) 909. [5] Y. Sun, B. Gates, B. Mayers, Y. Xia, Nano Lett. 2 (2002) 165. [6] W.B. Zhao, J.J. Zhu, H.Y. Chen, J. Cryst. Growth 258 (2003) 176. [7] L. Longenberger, G. Mills, J. Phys. Chem. 99 (1995) 475. [8] A. Gautam, P. Tripathy, S. Ram, J. Mater. Sci. 41 (2006) 3007. [9] Q. Feng, Z. Dang, N. Li, X. Cao, Mater. Sci. Eng. B 99 (2003) 325. [10] M. Liu, P.G. Sionnest, J. Phys. Chem. B 108 (2004) 5882. B) En utilisant ce protocole on a synthétisé aussi des nanoparticules de cuivre a partir de Cu(I)Cl. : C) La taille des nanoparticules métallique synthétisés dans les mêmes conditions dépend du poids moléculaires du PVA utilisé et de type du métal (Ag (10-30nm), Cu 80nm). D) Jusqu’à notre époque la maîtrise précise de la taille désirée, la morphologie le rendement en quantité forment un grand obstacle pour étudier les effets et les propriétés physiques à l’échelle nanométrique des nanoparticules dans différents domaines de la nanotechnologie.