Dans les petits aimants les plus petits, ceux en or
Ils ont réussi à transformer un élément non magnétique en magnétique. Cependant, la découverte va au-delà de la conversion d'éléments non magnétiques en magnétiques. En fait, ces caractéristiques magnétiques ont été trouvées quand elles sont plus petites que les plus petites particules des éléments magnétiques traditionnels. En fait, on peut dire que ce sont les petits aimants qui ont été obtenus. D'autre part, normalement, ces caractéristiques sont données à des températures basses. Dans ce cas, ils ont également observé qu'ils se produisent à des températures très supérieures à l'environnement.
Ce travail ouvre les portes à de nouvelles applications. Ces particules magnétiques peuvent être utilisées en mémoire magnétique et en médecine. En médecine, ils auraient deux applications principales: d'une part, ils seraient utilisés comme moteurs de contrastes dans les résonances magnétiques et, d'autre part, comme transporteurs de médicaments vers certains points tels que les tumeurs. Autrement dit, les médicaments ne seraient destinés à des cellules cancéreuses, sans causer de dommages aux cellules saines. En fait, les traitements actuels sont très agressifs pour l'organisme.
Petit est 'différent'
On dit que le petit est 'différent', et dans le cas de l'or il en est de même. Autrement dit, il ne suffit pas d'observer le comportement des systèmes physiques à de grandes échelles pour prédire ce qui peut arriver à des niveaux de quelques atomes. La diminution de la taille des éléments modifie considérablement leurs caractéristiques magnétiques. Les caractéristiques magnétiques dépendent de la structure électronique du matériau et les changements se produisent à mesure que nous approchons de l'échelle nanométrique », explique José Javier Saiz Garitaonandia, physicien de la Faculté de Science et Technologie de l'UPV.
Des chercheurs de l'UPV-EHU et internationaux ont découvert que les nanoparticules d'or sont magnétiques à température ambiante et entourées de molécules organiques. Par exemple, en s'entourant de thiol (molécules de carbone, d'hydrogène et de soufre), les nanoparticules d'or deviennent ferromagnétiques, bien que les tioles soient diamagnétiques comme les atomes d'or.
Lorsque les nanoparticules d'or sont entourées de thiol, les atomes de soufre et d'or forment un lien covalent. Dans cette liaison solide se produit un petit transfert de charge de l'atome d'or à l'atome de soufre, de sorte que la dernière couche électronique de l'atome d'or n'apparaît pas pleine. Cela provoque un petit moment magnétique chaque fois qu'un atome d'or est attaché à un atome de soufre.
Une particule d'or de rayon d'un centimètre est entourée de tiol. Un des cent millions d'atomes de la surface de cette particule serait magnétique. Dans le cas des nanoparticules, la moitié des atomes seraient magnétiques.
Cependant, certains groupes de recherche le connaissaient, comme le scientifique Antonio Hernando, interviewé dans la revue en novembre de l'année dernière, et son équipe de l'Institut de magnétisme appliqué de Madrid. Mais l'origine de ce comportement surprenant était inconnue. Souvent, ce magnétisme est associé à des impuretés. Autrement dit, on croit que les impuretés sont généralement responsables de ce magnétisme de l'or. À cette occasion, l'équipe de chercheurs de la Faculté de science et de technologie de l'UPV et l'équipe de chercheurs japonais et australiens ont réussi à connaître l'origine du magnétisme de l'or.
Pour cela, ils ont utilisé des techniques complexes, tant en Australie qu'au Japon, qui analysent seulement l'élément à étudier. Ce sont des techniques nucléaires et basées sur des accélérateurs de particules.
De l'Australie au Japon
D'une part, ils ont utilisé la technique nucléaire Mössbauer. La recherche sur les propriétés magnétiques des matériaux est l'une des applications les plus courantes de la spectroscopie Mössbauer. Seuls cinq ou six laboratoires au monde disposent de cette technique avancée, une en Australie, à laquelle sont venus des chercheurs de l'UPV. « À la Faculté des sciences et de la technologie, nous avons le spectromètre Mössbauer, mais il est optimisé pour le fer et donne des problèmes dans le cas de l'or », explique Saiz Garitaonandia.
Mössbauer est une technique haute définition. Les interactions électriques et magnétiques impliquant les noyaux atomiques sont appelées interactions hyperfines. Dans la spectroscopie Mössbauer il est très facile d'observer ces interactions. Beaucoup de composés magnétiques peuvent être obtenus à partir de ces paramètres hyperfines.
Dans la technique nucléaire de Mössbauer, la source radioactive est souvent un autre élément. "Nous avons d'abord activé la source radioactive (ici platine 197) dans un réacteur nucléaire de Sydney. Cette source radioactive émet des neutrons et le platine devient or 197. Juste après, nous devions prendre l'avion et passer de Sydney à Melbourne. En fait, le spectromètre de Melbourne était prêt à introduire la source radioactive. Nous travaillons contre la montre », explique Saiz Garitaonandia.
Dans cette expérience, on voit combien d'atomes sont magnétiques et combien pas. Chaque atome émet un signal. Des chercheurs de l'UPV-EHU ont découvert que seuls les atomes sur la surface de la particule sont magnétiques. C'est logique. En fait, les atomes de surface sont principalement attachés à des molécules organiques, comme les tioles.
D'autre part, la technique basée sur les accélérateurs de particules a été réalisée dans le syncotron japonais Spring 8. Actuellement c'est le syncotron le plus énergétique du monde, il travaille à 8 GeV. Dans un syncotron, il y a plusieurs lignes de recherche. Chaque ligne fonctionne dans une certaine gamme d'énergie. Par conséquent, il est nécessaire de connaître à l'avance si l'expérience que chacun veut étudier peut être réalisée dans l'un de ces intervalles énergétiques. « Dans le cas de l'or nous voulions étudier la transition de l'électron 5d, et nous avons vu que cela était possible au Japon ; - a souligné la chimie Eider Goikolea - nous avons adapté toute l'optique et avons commencé à expérimenter ». Malgré cela, les chercheurs de l'UPV ont observé que l'électron 5d de l'atome d'or était magnétique.
Ces deux techniques ont prouvé pour la première fois, sans doute, la présence de magnétisme dans les atomes d'or, bien que dans toute autre condition ne soient pas proprement magnétiques. En plus de l'or, ce comportement a été trouvé dans les nanoparticules d'argent et de cuivre de 2 nm.
La contribution de tout ce travail sera incorporée à la thèse de doctorat de la chimie Eider Goikolea Nuñez. Cette thèse est dirigée par les professeurs Jose Javier Saiz Garitaonandia et Maite Insausti Peña.
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