Oxydation de nanoparticules dans un plasma induit par laser

Georg Daniel Förster, Franck Rabilloud et Florent Calvo (équipe Physicochimie Théorique), Jérôme Menneveux et Jin Yu (équipe PUBLI), en collaboration avec des collègues de l’Institut de Physique de Rennes et du Laboratoire Interdisciplinaire Carnot de Bourgogne, ont publié un article intitulé «Oxidation-induced surface roughening of aluminum nanoparticles formed in an ablation plume» dans la revue Physical Review Letters.

Le plasma induit par laser est né avec l’invention de cette lumière magique il y a plus de 50 ans. Ces applications se sont bien développées depuis : les uns voient en lui une source spectroscopique, les autres l’utilisent comme une source de nanoparticules. Mais que se passe-t-il au sein de ce milieu éphémère, changeant et disposant de toutes les caractéristiques d’un chaudron d’alchimiste ? Le défi était de taille pour y apporter des réponses. Il s’agissait d’une part d’observer le plasma au-delà de son expansion initiale. En effet, la seule façon de « voir » une plume d’ablation en recondensation est la diffraction par rayons X intenses et directifs que seul un synchrotron est capable de délivrer. D’autre part, la description détaillée des processus mis en jeu nécessite un modèle d’interaction microscopique, encore peu habituel dans ce domaine. Les résultats obtenus, pour des nanoparticules d'aluminium, avec une campagne de mesure au Synchrotron SOLEIL et des simulations basées sur une modélisation moléculaire par champ de force réactif font l’état d’une avancée significative dans notre compréhension du processus d’oxydation de nanoparticules métalliques. Les approches expérimentale et théorique ainsi démontrées seront appliquées à d’autres métaux tels que l'argent ou le titane.

04/01/2016