[Article] - Cristallisation in situ par MET de nanoparticules de SmNiO3

Jeudi 11 décembre 2025

Des nanoparticules amorphes de Sm–Ni–O obtenus par ablation laser ont été cristallisé dans la phase pérovskite (SmNiO3) par de traitements thermiques in situ au MET. Cette étude a démontré que la stœchiométrie initiale (Sm/Ni) de nanoparticules joue un rôle important durant la cristallisation, qu’on peut confirmer par l’analyse des images MET à Haute Résolution et par l’augmentation du ratio Ni3+/Ni2+, signe la formation de la phase pérovskite, mesuré par EELS.

Résumé de l’article

Nous présentons une étude directe in situ par microscopie électronique en transmission (MET) de la cristallisation de la pérovskite SmNiO3 à partir de nanoparticules amorphes Sm−Ni−O. Ces nanoparticules ont été synthétisées par ablation laser de films amorphes Sm−Ni−O. Le chauffage in situ à 600 °C (rampe 600 °C/s) durant 30 secondes dans la MET a révélé l’émergence de domaines cristallisés de SmNiO3, coexistant avec des phases secondaires Sm2O3 ou NiO dans les particules présentant des rapports Sm/Ni hors stœchiométrie. La MET à Haute Résolution, les FFTs et la spectroscopie de rayons X à dispersion d’énergie (EDX) ont montré que la composition chimique initiale, plutôt que la taille des particules, gouverne l’évolution des phases : les particules quasi stœchiométriques forment majoritairement SmNiO3, tandis que les particules riches en Sm ou en Ni subissent une cristallisation séquentielle de Sm2O3 ou de NiO, suivie d’une nucléation de SmNiO3. La spectroscopie des pertes d’énergie des électrons (core-loss EELS) a confirmé une augmentation d’un ordre de grandeur du rapport Ni3+/Ni2+ après recuit, signe de la formation de la pérovskite, concomitante à la présence de Ni2+ résiduel pouvant être attribuée à des lacunes d’oxygène ou à des inhomogénéités de composition. Une approche thermodynamique fondée sur la d’énergie libre de Gibbs rationalise ces comportements, et l’ajustement gaussien des tailles de grains de SmNiO3 en fonction de la teneur en Ni révèle une croissance maximale des domaines à la stœchiométrie idéale Sm/Ni de 1:1. Ces résultats élucident les mécanismes de cristallisation à l’échelle nanométrique dans des nanoparticules d’oxydes à fortes corrélations électroniques et ouvrent une nouvelle voie potentielle pour l’intégration de ce matériau dans de nouvelles architectures de dispositifs fonctionnels.

Auteurs

Carlos Calvo-Mola, Stéphanie Bruyère, Vicente Torres-Costa, Silvère Barrat

Références

J. Phys. Chem. C 2025, 129, 35, 15806–15814

DOI

https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.5c04120