Publication

Tailoring Bimetallic Alloy Surface Properties by Kinetic Control of Self-Diffusion Processes at the Nanoscale

Résumé

Achieving control of the nanoscale structure of binary alloys is of paramount importance for the design of novel materials with specific properties, leading to, for example, improved reaction rates and selectivity in catalysis, tailored magnetic behavior in electronics, and controlled growth of nanostructured materials such as graphene. By means of a combined experimental and theoretical approach, we show that the complex self-diffusion mechanisms determining these key properties can be mostly defined by kinetic rather than energetic effects. We explain how in the Ni-Cu system nanoscale control of self-diffusion and segregation processes close to the surface can be achieved by finely tuning the relative concentration of the alloy constituents. This allows tailoring the material functionality and provides a clear explanation of previously observed effects involved, for example, in the growth of graphene films and in the catalytic reduction of carbon dioxide.

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Concepts associés (32)
Nanostructure
Une nanostructure est un assemblage d'atomes ou de molécules dont au moins une dimension est comprise entre 0,1 et 100 nanomètres. En pratique, on tolère un certain débordement dans ces limites. Ainsi, un nanofil est une nanostructure dont le diamètre est compris entre 0,1 à 100 nanomètres. Les nanostructures se retrouvent dans la nature et sont étudiées par les nanotechnologies du microscope jusqu'aux visualisations avancées des protéines (une protéine peut faire un nanomètre de diamètre).
Nanotechnologie
Les nanosciences et nanotechnologies (d’après le grec , « nain »), ou NST, peuvent être définies au minimum comme l’ensemble des études et des procédés de fabrication et de manipulation de structures (physiques, chimiques ou biologiques), de dispositifs et de systèmes matériels à l’échelle du nanomètre (nm), qui est l'unité la plus proche de la distance entre deux atomes. Les NST présentent plusieurs acceptions liées à la nature transversale de cette jeune discipline.
Graphène
Le graphène est un matériau bidimensionnel cristallin, forme allotropique du carbone dont l'empilement constitue le graphite. Cette définition théorique est donnée par le physicien en 1947. Par la suite, le travail de différents groupes de recherche permettra de se rendre compte que la structure du graphène tout comme ses propriétés ne sont pas uniques et dépendent de sa synthèse/extraction (détaillée dans la section Production).
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