La luminescence des métaux, phénomène connu depuis des siècles, suscite un regain d’intérêt au sein de la communauté scientifique. Une équipe de chercheurs de l’EPFL a récemment élucidé les mécanismes quantiques à l’origine de ce processus dans l’or, ouvrant ainsi la voie à de nouvelles applications dans les domaines de la cartographie thermique et de la photochimie à l’échelle nanométrique. .
Films d’or de haute qualité pour une étude précise
L’équipe du Laboratoire de nanosciences pour les technologies énergétiques (LNET) de l’EPFL, dirigée par Giulia Tagliabue, a développé des films d’or de très haute qualité, d’une épaisseur comprise entre 13 et 113 nanomètres. Cette prouesse technique leur a permis d’étudier le processus de luminescence sans les facteurs de confusion des expériences précédentes.
des théoriciens de l’Institut des sciences et technologies de Barcelone, de l’Université du Danemark du Sud et du Rensselaer Polytechnic Institute (États-Unis), ils ont appliqué des méthodes de modélisation quantique pour analyser la faible lueur émise par ces films sous l’effet d’un faisceau laser.
Des effets quantiques inattendus
L’étude a révélé l’émergence d’effets quantiques dans des films d’or pouvant atteindre 40 nanomètres d’épaisseur, un résultat surprenant pour un métal. Ces observations ont fourni des informations spatiales clés sur la localisation précise du processus de photoluminescence dans l’or, condition préalable à son utilisation comme sonde.
Les chercheurs ont également découvert que le signal photoluminescent (Stokes) de l’or pouvait être utilisé pour sonder la température de surface du matériau lui-même, un atout majeur pour les scientifiques travaillant à l’échelle nanométrique.
Une référence en matière de développement de combustibles solaires
Ces résultats ouvrent la voie à l’utilisation des métaux pour obtenir des informations d’une précision sans précédent sur les réactions chimiques, notamment celles impliquées dans la recherche énergétique.
Les métaux comme l’or et le cuivre, prochain objectif de recherche du LNET, peuvent déclencher certaines réactions clés, telles que la réduction du dioxyde de carbone (CO2) en produits à base de carbone tels que les combustibles solaires, qui stockent l’énergie solaire dans des liaisons chimiques.
Alan Bowman, post-doctorant au LNET et premier auteur de l’étude, souligne l’importance de ces travaux dans la lutte contre le changement climatique : « Pour lutter contre le changement climatique, nous aurons besoin de technologies permettant de convertir le CO2 en d’autres produits chimiques utiles d’une manière ou d’une autre. L’utilisation de métaux est une façon d’y parvenir, mais si nous ne comprenons pas bien comment ces réactions se produisent sur leurs surfaces, nous ne pouvons pas les optimiser. La luminescence offre une nouvelle façon de comprendre ce qui se passe dans ces métaux. »
Les références
Article adapté du contenu de l’auteur : Celia Luterbacher
Bowman, AR, Rodríguez Echarri, A., Kiani, F. et al. Effets de mécanique quantique dans la photoluminescence à partir de minces films d’or cristallins. Light Sci Application 13, 91 (2024). 10.1038/s41377-024-01408-2
[ Rédaction ]
