Effets de température sur les nanoparticules de CoAg : structure et effets de ségrégation

Temperature effects on CoAg nanoparticles : structure and segregation effects

• Auteur / Autrice : Zeinab Kataya
• Direction : Caroline Andreazza, Pascal Andreazza
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance le 18/12/2013
• Etablissement(s) : Orléans
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Énergie, Matériaux, Sciences de la Terre et de l'Univers (Centre-Val de Loire ; 2012-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de recherche sur la matière divisée (Orléans ; 2012-2014)
• Jury : Président / Présidente : Corinne Champeaux
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Caroline Andreazza, Pascal Andreazza, Corinne Champeaux, David Babonneau, Christine Mottet, Cécile Autret
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : David Babonneau, Christine Mottet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cobalt -- Alliages

Thermodynamique

Microstructure (physique)

Argent -- Alliages

Particules Janus

Agrégats métalliques

Nanoparticules

Mots clés libres

Nanoparticules

Structure

Ordre chimique

CoAg

Température

Coeur/coquille

Janus

Nanoparticles

Structure

Chemical order

CoAg

Temperature

Core/shell

Janus

Résumé

Cette étude a pour objectif de comprendre comment les effets de température, de cinétiques de croissance, ou les effets d’environnement peuvent influencer la structure (cristalline ou non cristalline) et la configuration chimique (mélange/ ségrégation/ séparation de phase) de nanoparticules supportées d’Ag et de CoAg. Pour cela, des nanoparticules de CoAg de différentes tailles et compositions ont été préparées par condensation sous ultravide selon différents modes de croissance (co-dépôt ou dépôts séquentiels des deux métaux). Afin d’accéder à l’ensemble des caractéristiques des nanoparticules, des techniques complémentaires ont été couplées: la diffusion de rayons X aux petits et aux grands angles en incidence rasante et les techniques de microscopie en mode d’imagerie haute résolution ou filtrée en énergie. L’analyse préliminaire de particules d’Ag a montré l’existence de structures cristallines et non cristallines (icosaédriques) pour les petites (2-2.5nm) et grandes tailles (6-8nm). Une dominance de la structure décaédrique a été montrée entre ces deux extrêmes. Cette dernière disparaît complètement lors de l’élaboration en température. Pour le système bimétallique Co-Ag, à température ambiante et indépendamment de la taille, de la composition et du mode d’élaboration, les nanoparticules présentent une ségrégation avec une configuration de type coeur d’argent entouré d’une coquille plus ou moins continue à base de Co métallique et d’oxyde de Co. Lorsque les échantillons sont soumis à un traitement thermique, une transition s’opère conduisant à une ségrégation plus importante de type Janus.

This study aims to understand how the temperature, the kinetic growth conditions or the environment can influence the structure (crystalline or non-crystalline) and the chemical order (mixing/ segregation/phase separation) of Ag and CoAg supported nanoparticles. Different samples of CoAg nanoparticles with different sizes and compositions were prepared by condensation under ultrahigh vacuum with different growth modes (co-deposition or sequential deposition of the two metals) and different thermal treatements. To access all the characteristics of the nanoparticles, complementary techniques were coupled: the X ray scattering at small and wide angles under grazing incident X Ray beam and the electron microscopy techniques: (high resolution and energy filtered modes). Preliminary analysis of Ag particles prepared at room temperature showed the existence of crystalline and non-crystalline (icosahedral) structures for small (2-2.5nm) and large sizes (6-8nm). A dominant feature of the decahedral structure was shown between these two extremes. This structure disappears completely when increasing elabration temperature. For the bimetallic Co-Ag system, at room temperature and independently of the size, composition and growth mode, the nanoparticles present a segregated configuration with a silver core surrounded by a more or less continuous shell, based on metallic Co or cobalt oxyde. After heating the samples, a transition takes place, leading to a more important segregation such as Janus one.