Synthesis of metallic anisotropic shapes nanoparticles by chemical process
Nanoparticules métalliques anisotropes synthétisées par voie chimique : fils, plaquettes et particules hybrides de cobalt-nickel, propriétés structurales et magnétiques ; fils d'argent auto-organisés
Résumé
The present manuscript is focused on syntheses of anisotropic shape metallic particles in nanometric scale by polyol process. Two ways were explored: one consists to induce an anisotropic growth of cobalt-nickel nanoparticles and the other leading to silver nanowires is related to a template effect.
For cobalt-nickel system, the investigation of the effect of different parameters reveals that the added sodium hydroxide concentration and the ratio of cobalt and nickel precursors salts are keys factors for a morphological control of nanoparticles. Many shapes were observed: 8 nm diameter wires, nanoplates, but also unusual morphologies such as dumbbells. The shape evolution is follow by crystallographic modifications of NPs structure and local variations of cobalt and nickel contents. We show that nanowires grow along the c-axis of the hexagonal structure and nickel enrichment at their extremities. The magnetic investigations of nanoparticles revealed a narrow relation between nanoparticles properties and morphology. The analyses of the system before the reduction operates indicate that morphologies result to cobalt and nickel different reactivity in the medium.
Concerning process assisted by template, silver nanowires with 6 nm diameter and length of several micrometers are prepared in biphasic medium polyol/toluene. They certainly come from an organization of silver nanoparticles and an oriented agglomeration along fibers of silver thiolate.
For cobalt-nickel system, the investigation of the effect of different parameters reveals that the added sodium hydroxide concentration and the ratio of cobalt and nickel precursors salts are keys factors for a morphological control of nanoparticles. Many shapes were observed: 8 nm diameter wires, nanoplates, but also unusual morphologies such as dumbbells. The shape evolution is follow by crystallographic modifications of NPs structure and local variations of cobalt and nickel contents. We show that nanowires grow along the c-axis of the hexagonal structure and nickel enrichment at their extremities. The magnetic investigations of nanoparticles revealed a narrow relation between nanoparticles properties and morphology. The analyses of the system before the reduction operates indicate that morphologies result to cobalt and nickel different reactivity in the medium.
Concerning process assisted by template, silver nanowires with 6 nm diameter and length of several micrometers are prepared in biphasic medium polyol/toluene. They certainly come from an organization of silver nanoparticles and an oriented agglomeration along fibers of silver thiolate.
L'étude de ce mémoire concerne l'élaboration de particules métalliques anisotropes nanométriques par voie chimique. Deux stratégies de synthèse ont été mises en œuvre : l'une concerne le contrôle de la croissance anisotrope des particules magnétiques de cobalt-nickel tandis que l'autre implique l'utilisation d'un template pour la formation de fils d'argent.
Pour le système cobalt-nickel, l'analyse des différents paramètres de la réduction en milieu polyol indique que la concentration de soude et la composition cobalt-nickel sont des facteurs clefs pour contrôler la morphologie des particules. Différentes formes ont été synthétisées : des fils nanométriques de 8 nm de diamètre, des plaquettes mais aussi des particules de formes plus originales telles que des haltères. Les variations de morphologie sont marquées par des modifications structurales et des différences de compositions chimiques locales. Les fils se développent suivant l'axe c de la structure hexagonale et les extrémités des particules sont souvent enrichies en nickel. Les études magnétiques de ces particules montrent que les variations des propriétés magnétiques sont intimement liées à leur forme. L'analyse du système avant réduction révèle que l'origine de ces formes résulte d'une différence de réactivité du cobalt et du nickel dans le milieu.
En ce qui concerne la formation induite par un template, des fils métalliques de 6 nm et de longueurs microniques alignés en 2D ont pu être synthétisés un milieu biphasique polyol/toluène. Ils proviennent certainement d'une organisation et d'une coalescence orientée de particules d'argent le long des fibres de thiolate d'argent.
Pour le système cobalt-nickel, l'analyse des différents paramètres de la réduction en milieu polyol indique que la concentration de soude et la composition cobalt-nickel sont des facteurs clefs pour contrôler la morphologie des particules. Différentes formes ont été synthétisées : des fils nanométriques de 8 nm de diamètre, des plaquettes mais aussi des particules de formes plus originales telles que des haltères. Les variations de morphologie sont marquées par des modifications structurales et des différences de compositions chimiques locales. Les fils se développent suivant l'axe c de la structure hexagonale et les extrémités des particules sont souvent enrichies en nickel. Les études magnétiques de ces particules montrent que les variations des propriétés magnétiques sont intimement liées à leur forme. L'analyse du système avant réduction révèle que l'origine de ces formes résulte d'une différence de réactivité du cobalt et du nickel dans le milieu.
En ce qui concerne la formation induite par un template, des fils métalliques de 6 nm et de longueurs microniques alignés en 2D ont pu être synthétisés un milieu biphasique polyol/toluène. Ils proviennent certainement d'une organisation et d'une coalescence orientée de particules d'argent le long des fibres de thiolate d'argent.