Dans une étude récente publiée dans Communication Natureune équipe de recherche dirigée par le professeur Wu Zhikun des Instituts Hefei des sciences physiques (HFIPS) de l’Académie chinoise des sciences a découvert le transfert de spin et le couplage de spin par l’assemblage linéaire de nanoclusters d’alliage argent-cuivre (Ag-Cu) avec du soufre.
L’assemblage de nanoparticules métalliques enrichit non seulement leurs propriétés, mais aide également à comprendre les relations structure-propriété et les interactions entre les nanoparticules. Cependant, du fait de la multi-répartition des nanocristaux métalliques, il est difficile d’obtenir des structures d’assemblage atomiquement précises.
Les nanoclusters (nanoparticules ultrapetites) récemment apparus fournissent des blocs de construction idéaux pour un assemblage précis en raison de leurs compositions et structures bien définies ; cependant, peu d’études sur l’assemblage de nanoclusters métalliques atomiquement précis (plus de 1 nm) ont été rapportées en raison de la difficulté de synthèse et de caractérisation.
Dans cette étude, l’équipe a préparé une structure d’assemblage linéaire formée en reliant deux clusters Ag77Cu22 avec un ion soufre en utilisant une stratégie de synthèse et d’assemblage simultanée. Les ions soufre peuvent être produits par le clivage des liaisons carbone-soufre et soufre-hydrogène des thiols lors de la synthèse des clusters, conduisant à la liaison immédiate avec les clusters pour former les assemblages.
D’autres études ont montré que le moment magnétique dans cette structure assemblée linéaire était transféré de l’amas au soufre, formant des radicaux de soufre paramagnétiques, qui présentaient une isotropie magnétique en raison des petites constantes de couplage spin-orbite du soufre et de l’absence d’interaction du moment magnétique entre radicaux soufrés.
Lorsque les structures linéaires ont été désassemblées en solution, le moment magnétique a été retransféré aux amas, et par la suite un couplage de spin s’est produit. Notamment, un tel couplage de spin n’avait pas été rapporté dans les clusters magnétiques Au250, ce qui a été interprété par le couplage de spin interparticulaire dépendant de la distance.
Et lorsque les ligands étaient flexibles et que leurs longueurs étaient courtes, les clusters pouvaient se rapprocher et le couplage de spin se produisait à une certaine distance. Sinon, il était difficile pour les clusters de se rapprocher pour le couplage.
Ce travail réalise l’assemblage linéaire des nanoclusters métalliques de taille supérieure à 1 nm en utilisant la stratégie d’assemblage adéquate. Il découvre et explique le transfert de spin et le couplage de spin dépendant de la distance, qui pourraient avoir des implications importantes pour l’étude future du magnétisme des nanoclusters et le développement de nouveaux matériaux fonctionnels.
Plus d’information:
Nan Xia et al, Transfert de spin induit par l’assemblage et couplage de spin dépendant de la distance dans des nanoclusters AgCu de précision atomique, Communication Nature (2022). DOI : 10.1038/s41467-022-33651-9