Les transformations réversibles de nanohélices représentent un phénomène fascinant et crucial dans le domaine des nanomatériaux. Les chercheurs ont longtemps considéré ces transformations comme difficiles à réaliser, mais une récente découverte pourrait changer la donne.
Dans cet article, nous vous présentons les résultats d’une étude menée par une équipe de chercheurs internationale qui a réussi, pour la première fois, à réaliser plusieurs transformations réversibles entre des nanofils et des nanohélices.
Une collaboration internationale pour étudier les nanohélices
Le groupe de recherche du professeur LU Qingyi et du professeur GAO Feng de l’Université de Nanjing, en collaboration avec les Instituts de sciences physiques de Hefei (HFIPS), l’Académie chinoise des sciences (CAS) et l’Université des sciences et technologies de Chine, a récemment découvert une relation subtile de compétition et de coopération au sein de la structure cristalline. Cette découverte établit un équilibre énergétique délicat entre les structures des nanohélices cristallines torsadées et non torsadées.
Les résultats de cette recherche ont été publiés dans la revue Nature Communications.
Des transformations réversibles inédites entre nanofils et nanohélices
Pour la première fois, les chercheurs ont réussi à réaliser plusieurs transformations réversibles entre des nanofils et des nanohélices. La résonance de spin électronique (ESR), y compris l’ESR à haut champ, dans l’installation expérimentale à champ magnétique élevé et à l’état stable (SHMFF) de HFIPS, a démontré des changements dans l’environnement de coordination du Co(II) et une diminution de la symétrie de la nanohélice.
La spectroscopie par résonance magnétique nucléaire à l’état solide et la spectroscopie térahertz ont indiqué que les interactions π-π jouent un rôle crucial dans la croissance hélicoïdale. Ces résultats, combinés à des calculs théoriques et diverses expériences de validation, montrent que la torsion provient de l’interaction compétitive entre les réactions de condensation et les processus d’empilement.
La clé pour réaliser des transformations réversibles de nanohélices
Le mécanisme de croissance compétitive unique, associé à la micro-ajustabilité du mode de croissance, est la clé pour construire des systèmes d’équilibre énergétique finement ajustables et réaliser des transformations hélicoïdales réversibles.
En concevant et modifiant sélectivement les forces intermoléculaires et en contrôlant finement les taux de croissance dans différentes directions tout en maintenant la structure globale, il est possible de changer la direction de l’équilibre énergétique et de réaliser avec succès la torsion, la détorsion et la retorsion des nanohélices.
En synthèse
Cette recherche présente une nouvelle approche pour concevoir des transformations cristallines réversibles en ajustant finement les interactions intermoléculaires, permettant ainsi de réaliser plusieurs transformations réversibles dans les cristaux. Cette technique offre une nouvelle perspective pour la cristallographie, enrichit la théorie cristallographique et ouvre la voie à la réalisation de divers processus réversibles complexes dans le domaine des nanomatériaux.
Référence : Wei Du et al, Twisting, untwisting, and retwisting of elastic Co-based nanohelices, Nature Communications (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-40001-w . Journal Nature Communications
