An insight into nanostructures through coherent diffraction imaging
Une contribution à l'étude des nanostructures par diffraction cohérente des rayons X
Résumé
Manipulating the physical and chemical properties of nanostructures by changing their characteristics
(such as shape, strain or composition) is a vivid field of research spurred by the numerous
applications that may take advantage of the unique properties that materials offer at this scale.
Strain engineering aims to tune the strain in order to control the properties of materials. This
is particularly interesting in nano-objects because they can sustain much higher elastic strains
before the occurrence of defects. In this work, we study the strain and the influence of temperature
in single core/shell nanowires. This is possible thanks to X-ray coherent diffraction (CDI) in
Bragg condition, an imaging technique that replaces the optical lenses by inversion algorithms
that are able to reconstruct the amplitude (electronic density) and the phase (projection of the
atomic displacement field) of the sample from the experimental diffraction patterns. In addition
to nanowires, the method is applied to metallic particles of platinum with exceptional catalytic
properties. In situ CDI experiments allowed to study the strain evolution within particles during
chemical reactions, thereby moving forward in the understanding of important relationships
such as the intrinsic strain and chemical activity of the nanoparticles.
La manipulation des propriétés physiques des nanostructures, telles que leur forme ou leur composition,
suscite de plus en plus l’intérêt des recherches à cause des propriétés exceptionnelles
des matériaux à cette échelle.
L’ingénierie des contraintes a pour objet d’utiliser la déformation pour contrôler les propriétés.
Cela est particulièrement intéressant dans les nano-objets car ils peuvent supporter des déformations
élastiques élevées. Dans ce travail, nous étudions la déformation et l’influence de la température
dans des nanofils uniques de type coeur/coquille. Ceci est possible en utilisant la diffraction
cohérente des rayons X (CDI) en condition de Bragg, une technique d’imagerie qui remplace
les lentilles optiques par des algorithmes d’inversion capables de reconstruire l’amplitude (densité
électronique) et la phase (projection du champ de déplacement atomique) de l’échantillon
à partir des clichés de diffraction. Cette méthode a également été appliquée à des particules
facettées de platine qui ont des propriétés catalytiques exceptionnelles. Des expériences CDI in
situ ont permis d’étudier l’évolution du champ de déformation dans les particules pendant des
réactions chimiques et donc de progresser vers le découplage entre leur déformation intrinsèque
et leur activité chimique.
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