Nano SPM

Responsable : Clemens Barth

Présentation

L’équipe NanoSPM (Nanoparticles, oxides and SPM) a une expertise de longue date dans la caractérisation des surfaces (d’oxydes) isolantes (cristaux massifs et film minces) et des nanoparticules (NPs) supportées, par la microscopie à effet tunnel (STM) et la microscopie à force atomique non-contact (nc-AFM) ainsi que par nanosonde de Kelvin (KPFM). La morphologie, la structure atomique, les défauts et l’état de charge des surfaces d’oxydes (MgO, Al2O3, CeOx (ceria), alcalins d’halogène) ainsi que la morphologie, la structure et l’état de charge des NPs ont été étudiées dans le passé. La manipulation latérale et la manipulation de charge ont été également considérées.

Le deuxième domaine de recherche concerne l’auto-assemblage de molécules sur des surfaces isolantes. Nous avons étudiés en particulier l’adsorption, la désorption et l’auto-assemblage de molécules fonctionnalisées ([5]helicène et C60) sur des surfaces de NaCl pures et dopées (Suzuki NaCl).

Nanoparticules, oxides et scanning probe microscopy 1
(a-c) Des images KPFM de NPs de Pd sur HOPG. Une couleur foncée correspond à un travail de sortie relativement bas et une couleur claire correspond à un travail de sortie élevé. (a) Des NPs d’une taille de 40nm après une exposition de 14 jours dans le gaz résiduel de l’UHV. En particulier, le carbone a contaminé les NPs, ce qui baisse le travail de sortie en dessous le niveau du travail de sortie de l’HOPG (→ couleur noire). (b) Des NPs qui sont en train de réagir avec le gaz résiduel. Les petites NPs réagissent plus rapidement (couleur noire) que des très larges NPs (couleur blanche). (c) Un recuit à 500°C dans O2 ’nettoie’ les NPs contaminées de sorte que le travail de sortie initial est restauré (→ couleur blanche). (d) Modèle de contamination par le carbone.
Aujourd’hui

L’équipe se concentre sur des sujets liés à la catalyse hétérogène modèle, en particulier sur l’activité catalytique d’une NP. L’adsorption et la désorption des molécules réactives et produites sont étudiées par KPFM via des changements du travail de sortie de la nanoparticule. Ensuite, la contamination et la dissolution des espèces atomiques, comme des atomes de carbone, sont également étudiées dans les NPs. Voir la figure 2 et 3, qui montrent respectivement la contamination par carbone et apparition de graphène sur des NPs.

Nanoparticules, oxides et scanning probe microscopy 2
Les facettes (111) des NPs de Pd encapsulées par le graphène (G@PdNPs) (images topographiques STM). Les NPs sont supportées sur la surface d’HOPG. Le graphène a été synthétisé sur des NPs ‘propres’ par la décomposition de C2H4 à 650°C. (a) Une sélection des G@PdNPs, (b) Image avec la résolution atomique obtenue sur la NP II.

Responsable

Enseignants-chercheurs

Publications

2023

Characterizing the Water Forming Reaction on Graphite and Ceria Supported Palladium Nanoparticles and Nanoislands by the Work Function

Baptiste Chatelain, Ali El Barraj, Carine Laffon, Philippe Parent, Clemens Barth

Journal of Physical Chemistry C 127:5731-5742 (2023)10.1021/acs.jpcc.2c08447

Synthesis and antimicrobial testing of 5‐fluorouracil derivatives

Mrunal Patil, Krykun Serhii, Frédéric Garzino, Quentin Gobert, Suzanne Giorgio, Jean‐manuel Raimundo, Jean‐michel Bolla, Michel Camplo

Archiv der Pharmazie / Chemistry in Life Sciences 356 (2023)10.1002/ardp.202300103

2021

Collective amplification of nearby nanoparticles in the Coulomb blockade restricted charging of a single nanoparticle

Baptiste Chatelain, Ali El Barraj, Clémence Badie, Lionel Santinacci, Clemens Barth

New Journal of Physics (2021)10.1088/1367-2630/ac38cb

An ionizable supramolecular dendrimer nanosystem for effective siRNA delivery with a favorable safety profile

Dinesh Dhumal, Wenjun Lan, Ling Ding, Yifan Jiang, Zhenbin Lyu, Erik Laurini, Domenico Marson, Aura Tintaru, Nelson Dusetti, Suzanne Giorgio, Juan Lucio Iovanna, Sabrina Pricl, Ling Peng

Nano Research (2021)10.1007/s12274-020-3216-8

2020

A self-assembling amphiphilic dendrimer nanotracer for SPECT imaging

Ling Ding, Zhenbin Lyu, Aura Tintaru, Erik Laurini, Domenico Marson, Beatrice Louis, Ahlem Bouhlel, Laure Balasse, Samantha Fernandez, Philippe Garrigue, Eric Mas, Suzanne Giorgio, Sabrina Pricl, Benjamin Guillet, Ling Peng

Chemical Communications 56:301-304 (2020)10.1039/c9cc07750b

Surface Charge of Supramolecular Nanosystems for In Vivo Biodistribution: A MicroSPECT/CT Imaging Study

Ling Ding, Zhenbin Lyu, Beatrice Louis, Aura Tintaru, Erik Laurini, Domenico Marson, Mengjie Zhang, Wanxuan Shao, Yifan Jiang, Ahlem Bouhlel, Laure Balasse, Philippe Garrigue, Eric Mas, Suzanne Giorgio, Juan Iovanna, Yuanyu Huang, Sabrina Pricl, Benjamin Guillet, Ling Peng

Small 16:301-304 (2020)10.1002/smll.202003290

Chemical Evolution of Pt–Zn Nanoalloys Dressed in Oleylamine

Alter Zakhtser, Ahmed Naitabdi, Rabah Benbalagh, François Rochet, Caroline Salzemann, Christophe Petit, Suzanne Giorgio

ACS Nano (2020)10.1021/acsnano.0c03366

2019

Efficient and innocuous delivery of small interfering RNA to microglia using an amphiphilic dendrimer nanovector

Aleksandra Ellert-Miklaszewska, Natalia Ochocka, Marta Maleszewska, Ling Ding, Erik Laurini, Yifan Jiang, Adria-Jaume Roura, Suzanne Giorgio, Bartlomiej Gielniewski, Sabrina Pricl, Ling Peng, Bozena Kaminska

Nanomedicine 14:2441-2458 (2019)10.2217/nnm-2019-0176

Oxygen Adsorption on Graphene-Encapsulated Palladium Nanoparticles Imaged by Kelvin Probe Force Microscopy

Henrik Grönbeck, Clemens Barth

Journal of Physical Chemistry C 123:24615-24625 (2019)10.1021/acs.jpcc.9b07377

Revealing Carbon Phenomena at Palladium Nanoparticles by Analyzing the Work Function

Henrik Grönbeck, Clemens Barth

Journal of Physical Chemistry C 123:4360-4370 (2019)10.1021/acs.jpcc.8b12208

2018

Carbon Precursor Structures and Graphene on Palladium Nanoparticles

Clemens Barth

Journal of Physical Chemistry C 122:522-529 (2018)10.1021/acs.jpcc.7b09885

A Dual Targeting Dendrimer-Mediated siRNA Delivery System for Effective Gene Silencing in Cancer Therapy

Yiwen Dong, Tianzhu Yu, Ling Ding, Erik Laurini, Yuanyu Huang, Mengjie Zhang, Yuhua Weng, Shuting Lin, Peng Chen, Domenico Marson, Yifan Jiang, Suzanne Giorgio, Sabrina Pricl, Xiaoxuan Liu, Palma Rocchi, Ling Peng

Journal of the American Chemical Society 140:16264-16274 (2018)10.1021/jacs.8b10021

Self-assembling supramolecular dendrimer nanosystem for PET imaging of tumors

Philippe Garrigue, Jingjie Tang, Ling Ding, Ahlem Bouhlel, Aura Tintaru, Erik Laurini, Yuanyuan Huang, Zhenbin Lyu, Mengjie Zhang, Samantha Fernandez, Laure Balasse, Wenjun Lan, Eric Mas, Domenico Marson, Yuhuang Weng, Xiaoxuan Liu, Suzanne Giorgio, Juan Iovanna, Sabrina Pricl, Benjamin Guillet, Ling Peng

Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 115:11454-11459 (2018)10.1073/pnas.1812938115

Stability of Ultrathin Ceria Films on Pt(111) Exposed to Air and Treated in Redox Cycles

Gabriele Gasperi, Paola Luches, Clemens Barth

Journal of Physical Chemistry C 122:25954-25963 (2018)10.1021/acs.jpcc.8b07231

Blocking Stemness and Metastatic Properties of Ovarian Cancer Cells by Targeting p70S6K with Dendrimer Nanovector-Based siRNA Delivery

Jing Ma, Shashwati Kala, Susan Yung, Tak Mao Chan, Yu Cao, Yifan Jiang, Xiaoxuan Liu, Suzanne Giorgio, Ling Peng, Alice Wong

Molecular Therapy 26:70-83 (2018)10.1016/j.ymthe.2017.11.006

2017

Monitoring in situ the colloidal synthesis of AuRh/TiO 2 selective-hydrogenation nanocatalysts

Zere Konuspayeva, Gilles Berhault, Pavel Afanasiev, Thanh-Son Nguyen, Suzanne Giorgio, Laurent Piccolo

Journal of Materials Chemistry A 5:17360-17367 (2017)10.1039/c7ta03965d

Surface Stabilizes Ceria in Unexpected Stoichiometry

Reinhard Olbrich, Gustavo E Murgida, Valeria Ferrari, Clemens Barth, Ana M Llois, Michael Reichling, M Veronica Ganduglia-Pirovano

Journal of Physical Chemistry C 121:6844-6851 (2017)10.1021/acs.jpcc.7b00956

CO Chemisorption on Ultrathin MgO-Supported Palladium Nanoparticles

Aimeric Ouvrard, Ahmed Ghalgaoui, Carine Michel, Clemens Barth, Jijin Wang, Serge Carrez, Wanquan Zheng, Claude R. Henry, Bernard Bourguignon

Journal of Physical Chemistry C 121:5551-5564 (2017)10.1021/acs.jpcc.6b10595

2016

Advances in the Development of a 10-kA Class REBCO Cable for the EuCARD2 Demonstrator Magnet

A. Badel, A. Ballarino, C. Barth, L. Bottura, M. M. J. Dhalle, J. Fleiter, W. Goldacker, J. Himbele, A. Kario, L. Rossi, A. Rutt, C. Scheuerlein, C. Senatore, P. Tixador, A. Usoskin, Y. Yang

IEEE Transactions on Applied Superconductivity 26:4803908 (2016)10.1109/TASC.2016.2548938

Antibacterial activities of fluorescent nano assembled triphenylamine phosphonium ionic liquids

Frédéric Brunel, Christelle Lautard, Frédéric Garzino, Suzanne Giorgio, Jean M. Raimundo, Jean M. Bolla, Michel Camplo

Bioorganic and Medicinal Chemistry Letters 26:3770-3773 (2016)10.1016/j.bmcl.2016.05.055

Mastering Dendrimer Self-Assembly for Efficient siRNA Delivery: From Conceptual Design to In Vivo Efficient Gene Silencing

Chao Chen, Paola Posocco, Xiaoxuan Liu, Qiang Cheng, Erik Laurini, Jiehua Zhou, Cheng Liu, Yang Wang, Jingjie Tang, Valentina Dal Col, Tianzhu Yu, Suzanne Giorgio, Maurizio Fermeglia, Fanqi Qu, Zicai Liang, John J. Rossi, Minghua Liu, Palma Rocchi, Sabrina Pricl, Ling Peng

Small 12:3667-3676 (2016)10.1002/smll.201503866

Core-shell Pd-Pt nanocubes for the CO oxidation

Astrid de Clercq, Olivier Margeat, Georges Sitja, Claude R. Henry, Suzanne Giorgio

Journal of Catalysis 336:33-40 (2016)10.1016/j.jcat.2016.01.005

Pd surface and Pt subsurface segregation in Pt 1− c Pd c nanoalloys

Astrid de Clercq, S. Giorgio, C. Mottet

Journal of Physics: Condensed Matter 28:064006 (2016)10.1088/0953-8984/28/6/064006

Mix and Match: Coassembly of Amphiphilic Dendrimers and Phospholipids Creates Robust, Modular, and Controllable Interfaces

Samuel Hinman, Charles Ruiz, Yu Cao, Meghann Ma, Jingjie Tang, Erik Laurini, Paola Posocco, Suzanne Giorgio, Sabrina Pricl, Ling Peng, Quan Cheng

ACS Applied Materials & Interfaces 9:1029-1035 (2016)10.1021/acsami.6b11556

Charging C-60 islands with the AFM tip

Brice Hoff, Claude R. Henry, Clemens Barth

Nanoscale 8:411-419 (2016)10.1039/c5nr04541j

A Fluorinated Bola-Amphiphilic Dendrimer for On-Demand Delivery of siRNA, via Specific Response to Reactive Oxygen Species

Xiaoxuan Liu, Yang Wang, Chao Chen, Aura Tintaru, Yu Cao, Juan Liu, Fabio Ziarelli, Jingjie Tang, Hongbo Guo, Roseline Rosas, Suzanne Giorgio, Laurence Charles, Palma Rocchi, Ling Peng

Advanced Functional Materials 26:8594-8603 (2016)10.1002/adfm.201604192

Financement

Ingénierie moléculaire et matériaux fonctionnels Sources et sondes ponctuelles 2

Coordinateur: Clemens Barth, partenaires: Michael Reichling (Universität Osnabrück, Allemagne) et Henrik Grönbeck (Chalmers University, Suède)
Équipe CINaM: C. Barth, B. Chatelain, C. Laffon, P. Parent, G. Arthaud
Sujet: Nous étudions des phénomènes de l’activité catalytique à une seule nanoparticule (NP) par la nanosonde Kelvin (KPFM), qui mesure des changements du travail de sortie de la nanoparticule. Pour plus d'informations, voir la page du projet.

 

Coordinateur: David Martrou (CEMES, France), partenaire et responsable pour le CINaM: Clemens Barth, autres partenaires: Adam Foster (Aalto University, Finlande)
Équipe CINaM: C. Barth, B. Chatelain, L. Masson, L. Santinacci, G. Arthaud
Sujet: L’objectif de ce projet est de manipuler la charge dans une nanoparticule (NP) qui est supportée sur un film mince isolant. Pour plus d'informations, voir la page ANR du projet.

Équipements

L’équipe possède une chambre à l’ultra-vide (UHV) avec un STM/AFM et un système de diffraction électronique à basse énergie (LEED). Les parties suivantes sont attachées à la chambre UHV:

  • AFM/STM (Scienta Omicron) qui travaille à la température ambiante
    modes d’imagerie: STM, AFM contact, AFM noncontacte, KPFM
  • Système LEED (SPALEED, Scienta Omicron)
  • Des évaporateurs pour des molécules et des métaux (Pd, Au, Mg, Ce, etc.)
  • Un four UHV qui permet de chauffer des échantillons jusqu’à 1040 K
  • Des outils pour la préparation des films minces (canon ion, etc.)
  • Des outils pour des expériences de la réactivité (arrivées de gaz)

 

Nanoparticules, oxides et scanning probe microscopy 3
Les outils les plus importants attachés à la chambre UHV (à gauche) et une photo de la chambre UHV (à droite).

Collaborations

CINAM

 

National

 

International