Propriétés magnétiques de nanoparticules d’or fonctionnalisées
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Abstract EN:
The observation of magnetic properties in gold nanoparticles, capped by a variety of organic ligands, has been widely investigated since its first discovery, a decade ago. In fact, the manifestation of a blocked magnetic moment in nanoparticles made of diamagnetic materials is pretty unusual. Despite the huge amount of papers dealing with the magnetic properties of metallic nanoparticles, no theory up to now was able to fully explain this kind of behavior, nor the lack of reproducibility between all the results published in the literature by several independent groups. We then had the idea to perform complementary measurements, in order to discover the origin of this magnetism. In a first time, we had to synthesize many batches of nanoparticles. Getting gold nanoparticles having well defined size and shape, with a good reproducibility has shown to be not as easy as it seemed, and required the use of a huge variety of synthetic routes described in literature. Once this crucial step was mastered, the nanoparticles were carefully purified and characterized. Then, their magnetic properties were investigated by using SQUID magnetometry, nuclear (NMR) and electronic (ESR) spectroscopy, or element specific techniques such as XMCD. The obtained results led us to propose a new theory to explain the magnetism in gold, and in a more general way, in metallic nanoparticles. Our idea is that permanent currents can flow in such objects, and can lead to the observation of magnetic moment. This model explains all experimental results observed in this work and in the literature, in contradiction with previous models described.
Abstract FR:
L’observation de propriétés magnétiques au sein de nanoparticules d’or, fonctionnalisées par une multitude de ligands organiques, génère depuis une décennie une activité de recherche importante au sein de la communauté scientifique. En effet, l’apparition d’un moment magnétique permanent au sein de matériaux diamagnétiques, qui plus est sous forme d’objets nanométriques, est pour le moins surprenante. Cependant, en dépit du nombre important de papier relatant l’observation d’un tel comportement au sein de nanoparticules métalliques, aucune théorie ne parvenait à expliquer le caractère magnétique de tels objets, et encore moins les variations importantes de résultats publiés d’un groupe à l’autre. Il nous a alors paru sensé d’effectuer des mesures complémentaires afin de caractériser l’origine de ce magnétisme. Il nous a fallu tout d’abord synthétiser les objets en question. Bien qu’a priori facile, la préparation d’échantillons de tailles contrôlées, avec une reproductibilité acceptable a nécessité l’utilisation de divers protocoles expérimentaux. Une fois cette étape maîtrisée, les particules furent purifiées et caractérisées avec soin. Les propriétés magnétiques de chaque lot furent alors étudiées par magnétométrie SQUID, par mesures de XMCD et de RMN de l’or, ou encore de spectroscopie nucléaire (1H RMN) ou électronique (RPE). Aux vues des différents résultats obtenus, il nous a alors paru sensé de formuler une hypothèse inédite, et d’attribuer ce phénomène à l’existence de courants permanents au sein des nanoparticules d’or. Cette théorie permettrait en effet d’expliquer tous les résultats obtenus au cours de ces travaux, ainsi que ceux décrits dans la littérature.