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Publié parAmauger Baud Modifié depuis plus de 10 années
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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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Pourquoi des nanoparticules bimétalliques ?
Les différents arrangements chimiques cœur-coquille oignon Janus accolé ordonné désordonné Intérêts fondamentaux peu réactifs + très réactif … Voire économique ! cher pas cher S/V élevé Plusieurs sous-objets équivalents Polyèdre de Wulff A l’échelle atomique Thermodynamique avec ettet de taille finie et à multi-sous-objets Les simulations numériques en chimie à Paris-Sud – 24 Octobre 2012
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Avant le nano… le massif
ca cb c µ hystérésis (N, Dm=mAg-mCu, P, T<Tc) fixés Ensemble pseudo-grand canonique Simulations Monte Carlo avec relaxations P.R. Subramanian et al., J. Ph. Eq. 14, 62 (1993) Ensemble canonique (NCu, NAg, P, T<Tc) fixés ca cb c µ biphasage Cu Ag pseudo-grand canonique canonique Du point de vue atomistique Potentiel interatomique à N-corps Les simulations numériques en chimie à Paris-Sud – 24 Octobre 2012
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chimique et structurale
et le semi-massif Surface liaisons coupées (111) Ag Cu Basse T (001) 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 Ségrégation ca log10c Mouillage J. Creuze et al., Surf. Sci. 491, L651 (2001) Transition de phase chimique et structurale Ag Cu Ag(111)/Cu(001) Les simulations numériques en chimie à Paris-Sud – 24 Octobre 2012
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… et multi-sous-objets
En route pour le nano Métaux purs… F. Baletto et al., J. Chem. Phys. 116, 3856 (2002) D. Bochicchio et R. Ferrando, Nano Lett. 10, 4211 (2010). … et alliages bimétalliques à T = 0 K NANOALLIAGES ??? T c taille forme Prise en compte de T Ségrégation et effet de taille finie … et multi-sous-objets Les simulations numériques en chimie à Paris-Sud – 24 Octobre 2012
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D’une isotherme structurale riche en rebondissements…
q1 q2 Z// NAg = 0 T = 300 K – ensemble canonique NAg = 204 NAg = 150 NAg = 230 NAg = 275 NAg = 330 NAg = 80 NAg = 120 NAg = 404 Couplage fort entre composition et structure Les simulations numériques en chimie à Paris-Sud – 24 Octobre 2012
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… aux comportements exotiques des facettes
T = 300 K – ensemble p-GC T = 130 K – ensemble p-GC Bistabilité structurale… <cF(001)> 0,5 Basculement d’une facette Cu Ag ou Ag Cu et chimique !!! c(100) 0,7 c(100) 0,3 Plus de transition de phase mais domaines de bistabilité Les simulations numériques en chimie à Paris-Sud – 24 Octobre 2012
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… aux diagrammes de phase
coeur-coquille Ensemble canonique Dm via Widom Un objet unique lacune de miscibilité avec biphasage solubilité chimique Plusieurs objets équivalents non couplés par la structure lacune de bistabilité chimique sans biphasage intra-objet Lacune de miscibilité chimique induite par un changement structural global Limites d’instabilité structurale Diagramme de phase généralisé eutectique Tc(nano) Tc(macro) 1/2 Tc(001) > Tc(111) Les simulations numériques en chimie à Paris-Sud – 24 Octobre 2012
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Et dans la vraie vie ? C. Langlois et al., Faraday Discuss. 138, 375 (2008) Cu Ag D’une nanoparticule à une assemblée de nanoparticules… Ag Cu déposé sur carbone amorphe T = 270°C … aux conditions d’élaboration C. Langlois et al., Nanoscale 4, 3381 (2012) Ag déposé à T = 100 °C 550°C 90 min Il reste à rendre compte de l’influence de la taille et des facteurs cinétiques… Les simulations numériques en chimie à Paris-Sud – 24 Octobre 2012
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Remerciements SRMP LEM 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 B. Legrand SRMP C. Mottet, G. Tréglia F. Ducastelle LEM Pour en savoir encore plus… Sim_NanA ANR-08-NANO Les simulations numériques en chimie à Paris-Sud – 24 Octobre 2012
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