Des nanoparticules de CoPt ont été épitaxiées lentement sur un substrat de NaCl. Leur forme facettée est étudiée par des techniques de microscopie électronique en transmission à la pointe de l’état de l’art: haute résolution avec correction d’aberration d’image, tomographie électronique et en balayage avec correction d’aberration de sonde.
Ces nanoparticules ont une forme d’octaèdres tronqués de structure cfc désordonnée chimiquement (Fig. 1). Nous avons mis en évidence de petites variations de la troncature des nano-octaèdres selon leur taille : les plus grosses nanoparticules sont moins tronquées que les plus petites. Un point intéressant est la symétrie haut-bas des particules, ce qui suggère que l’énergie d’adhésion du CoPt cfc sur NaCl est négligeable (Fig. 2).
Nous avons fait une description énergétique de ces particules dans le cadre de la dynamique moléculaire dans l’approximation du second moment des liaisons fortes, en prenant en compte la distribution aléatoire des atomes de Co et Pt sur les sites du réseau (Fig. 3). Globalement, cette approche énergétique originale a des résultats en accord avec les résultats expérimentaux, surtout pour les clusters de petite taille. Cependant, l’effet de taille expérimental n’est pas correctement prédit, ce qui peut être expliqué par un effet cinétique inhérent à a croissance cristalline.
Figure 1: Aberration-corrected high resolution imaging of CoPt NPs in HRTEM mode (a), (b) and (d) and bright field STEM mode (c). The white (or black) square in image (a) indicates the NP size along the [100] and [010] (or [110] and [1-10]) directions (S100 and S010 or S110 and S1-10, respectively). These atomic-scale measurements are used to quantify the truncation of the octahedrons along the <001>-type directions via the Rt ratio Rt = -S110 / -S100.
Figure 2: Comparaison de la reconstruction 3D d’une nanoparticule de CoPt obtenue par tomographie électronique et d’un octaèdre tronqué relaxé de taille 7.5 nm selon <110> et 8.2 nm selon <100>. Le rapport de troncature, Rt = -S110 / -S100, où Shkl est la taille de la NP selon la direction [hkl], vaut 0.92. Les directions d’observations sont : [001] (a), [0-10] (b), et [110] (c). Les coupes selon z = 0, x = 0, x+y = 0 extraites des tomogrammes sont montrés dans l’insert.
Figure 3: Dimension le long de directions de type <110> (-S110) en fonction de la taille le long de <100> (-S100). Les barres d’erreur montrent l’anisotropie des particules selon les deux directions ((S110 – S1-10) / 2 and (S100 – S010) / 2). Les carrés noirs et les cercles rouges montrent les résultats expérimentaux et de simulation. La troncature est caractérisée par le rapport Rt = -S110 / -S100. La ligne bleue correspond aux octaèdres entiers (Rt = 2-1/2), montrés dans l’insert du bas en 3D et en projection. La zone rouge correspond aux octaèdres tronqués avec Rt = 1.08 ± 0.02, selon la construction de Wulff (montré dans l’insert du haut en 3D et en projection). La ligne noire montre le rapport expérimental moyen Rt (0.92 ± 0.05). Panneau de droite : minimisation de l’énergie totale pour des nanoparticules de 4579 atomes de troncature variée.