Nanoparticules d'or - Propriétés fondamentales

Les nanoparticules (NP) d’or sont parmi les structures les plus étudiées et les plus utilisées en nanoscience et en nanotechnologie. Nous pouvons énumérer une série d’atouts qui les rendent quasi incontournables. En premier lieu, il est assez aisé de synthétiser des NP d’or, et elles ne requièrent pas de conditions complexes pour leur conservation.

Ensuite, même si chaque NP est invisible avec un microscope optique conventionnel, car elle ne mesure que quelques nanomètres, un ensemble de NP colore une solution aqueuse d’une couleur caractéristique rouge-rubis, qui permet un premier diagnostic facile de leur présence. Elles ont ainsi trouvé des applications médicales et pharmaceutiques uniques.

Cette couleur rouge-rubis est la manifestation macroscopique d’un phénomène de résonance nanométrique appelé résonance de plasmon. Cette résonance est le troisième atout des NP d’or car elle les transforme en nano-antennes, et en nano-radiateurs.

Un quatrième intérêt de l’or est sa stabilité chimique, qui en fait un métal inaltérable, très difficile à oxyder. C’est pourquoi il est qualifié de métal noble. Cela reste vrai à l’échelle nanométrique, et l’or demeure donc métallique à cette échelle. Les autres métaux, au contraire, s’oxydent, et la couche d’oxyde altère les nanoparticules dans tout leur volume. Cette particularité a permis de développer une chimie des NP d’or.

Dans ce contexte, les NP d’or ont cependant surpris les chercheurs qui travaillent dans le domaine de la catalyse, car les NP d’or se sont révélées très réactives pour certaines réactions chimiques. Cela a ouvert, dans les années 1990, tout un domaine de la catalyse par l’or, qui est largement responsable de l’engouement actuel pour les NP d’or.

C’est aussi la propriété de stabilité chimique qui justifie l’utilisation de l’or en électronique, pour réaliser des contacts stables. Toutefois, aujourd’hui, les NP d’or révèlent des propriétés électroniques spécifiques liées à leur taille nanométrique, que ce soit comme nanoélectrode pour établir des contacts avec des molécules uniques, ou comme une sorte de nano-composant, pour étudier des phénomènes de conduction quantique.

Finalement, depuis les premières découvertes des chercheurs dans les années 1990, beaucoup de sujets ont été abordés, et dans les années 2020, nous sommes au temps des applications technologiques, voire commerciales. Cet article aborde les propriétés fondamentales des nanoparticules d’or, et décrit comment les synthétiser, en fonction de l’application visée. Il présente aussi, brièvement, les applications. [NM 902] et