Une nouvelle méthode facilite l’analyse précise des effets de champ magnétique à l’intérieur de nanostructures complexes – Technoguide

Des chercheurs du Nanoscience Center de l’Université de Jyvaskyla, en Finlande et de l’Université de Guadalajara au Mexique, ont mis au point une méthode permettant de simuler et de visualiser les courants d’électrons induits par un champ magnétique à l’intérieur de nanoparticules d’or. La méthode facilite l’analyse précise des effets de champ magnétique à l’intérieur de nanostructures complexes dans les mesures de résonance magnétique nucléaire et établit des critères quantitatifs pour l’aromaticité des nanoparticules. Le travail a été publié le 30.4.2021 en tant qu’article en libre accès dans Nature Communications.

Selon l’électromagnétisme classique, une particule chargée se déplaçant dans un champ magnétique externe subit une force qui rend le chemin de la particule circulaire. Cette loi fondamentale de la physique est utilisée, par exemple, dans la conception de cyclotrons qui fonctionnent comme des accélérateurs de particules. Lorsque des particules métalliques de taille nanométrique sont placées dans un champ magnétique, le champ induit un courant d’électrons circulant à l’intérieur de la particule. Le courant de circulation crée à son tour un champ magnétique interne qui s’oppose au champ externe. Cet effet physique est appelé blindage magnétique.

La force du blindage peut être étudiée en utilisant la spectroscopie par résonance magnétique nucléaire (RMN). Le blindage magnétique interne varie fortement sur une échelle de longueur atomique même à l’intérieur d’une particule de taille nanométrique. La compréhension de ces variations à l’échelle de l’atome n’est possible qu’en utilisant la théorie de la mécanique quantique des propriétés électroniques de chaque atome constituant la nanoparticule.

Aujourd’hui, le groupe de recherche du professeur Hannu Häkkinen de l’Université de Jyväskylä, en collaboration avec l’Université de Guadalajara au Mexique, a développé une méthode pour calculer, visualiser et analyser les courants d’électrons en circulation à l’intérieur de nanostructures 3D complexes. La méthode a été appliquée à des nanoparticules d’or d’un diamètre d’environ un nanomètre seulement. Les calculs éclairent les résultats expérimentaux inexpliqués des mesures RMN précédentes dans la littérature concernant la façon dont le blindage magnétique à l’intérieur de la particule change lorsqu’un atome d’or est remplacé par un atome de platine.

Une nouvelle mesure quantitative pour caractériser l’aromaticité à l’intérieur des nanoparticules métalliques a également été développée sur la base de la force totale intégrée du courant d’électrons de blindage.

“L’aromaticité des molécules est l’un des concepts les plus anciens de la chimie, et elle a été traditionnellement liée aux molécules organiques en forme d’anneau et à leur densité d’électrons de valence délocalisée qui peuvent développer des courants circulants dans un champ magnétique externe. Cependant, les critères quantitatifs généralement acceptés pour le degré d’aromaticité a fait défaut. Notre méthode donne maintenant un nouvel outil pour étudier et analyser les courants d’électrons à la résolution d’un atome à l’intérieur de toute nanostructure, en principe. Les pairs examinateurs de nos travaux ont considéré cela comme une avancée significative dans le domaine, »déclare le professeur Häkkinen qui a coordonné la recherche.

Source de l’histoire:

Matériel fourni par l’Université de Jyväskylä – Jyväskylän yliopisto. Remarque: le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.

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