1. 'Non-classical' nucleation of oxide nanoparticles in solution: implications on structure control
- Author
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Baumgartner, Jens, Ramamoorthy, Raj-Kumar, Freitas, Alexy, Néouze, Marie-Alexandra, Bennet, Mathieu, Faivre, Damien, Carriere, David, Department of Biomaterials [Potsdam], Max Planck Institute of Colloids and Interfaces, Max-Planck-Gesellschaft-Max-Planck-Gesellschaft, Laboratoire Interdisciplinaire sur l'Organisation Nanométrique et Supramoléculaire (LIONS), Nanosciences et Innovation pour les Matériaux, la Biomédecine et l'Energie (ex SIS2M) (NIMBE UMR 3685), Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC), Laboratoire de physique de la matière condensée (LPMC), École polytechnique (X)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Biosciences et Biotechnologies d'Aix-Marseille (ex-IBEB) (BIAM), Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Aix Marseille Université (AMU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), C'Nano, ANR-14-CE08-0003,DIAMONS,Phases denses intermédiaires liquides et amorphes comme modèle alternatif pour la synthèse de nanoparticules d'oxydes(2014), ANR-10-LABX-0035,Nano-Saclay,Paris-Saclay multidisciplinary Nano-Lab(2010), European Project: 256915,EC:FP7:ERC,ERC-2010-StG_20091028,MB2(2011), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Aix Marseille Université (AMU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Palacin, Serge, Appel à projets générique - Phases denses intermédiaires liquides et amorphes comme modèle alternatif pour la synthèse de nanoparticules d'oxydes - - DIAMONS2014 - ANR-14-CE08-0003 - Appel à projets générique - VALID, Paris-Saclay multidisciplinary Nano-Lab - - Nano-Saclay2010 - ANR-10-LABX-0035 - LABX - VALID, and Molecular Biomimetics and Magnets Biomineralization: Towards Swimming Nanorobots - MB2 - - EC:FP7:ERC2011-01-01 - 2015-12-31 - 256915 - VALID
- Subjects
[CHIM.MATE] Chemical Sciences/Material chemistry ,[CHIM.MATE]Chemical Sciences/Material chemistry - Abstract
International audience; Crystallization from solution is commonly described by classical nucleation theory [1], although thisignores that crystals often form via disordered nanostructures [2]. As an alternative, the classical theoryremains widely used in a “multi-step” variant, where the intermediate nanostructures merely introduceadditional thermodynamic parameters [3]. But this variant still requires validation by experimentsaddressing indeed proper time and spatial scales (ms, nm). We used in situ X-ray scattering to determinethe mechanism of magnetite crystallization and in particular how nucleation propagates at the nanometerscale within amorphous precursors [4]. We find that the self-confinement by an amorphous precursorslows down crystal growth by two orders of magnitude once the crystal size reaches the amorphousparticle size (c.a. 3 nm). Thus, not only the thermodynamic properties of transient amorphousnanostructures, but also their spatial distribution determine crystal nucleation
- Published
- 2021