Pourquoi les sols d’or sont rouges : la bande plasmon
Comparez les courbes d’absorption UV–Vis de nanoparticules d’or de 5 nm à des agrégats de 100 nm et reliez λmax à la taille — base des tests nano colorimétriques.
Objectif
Estimez λmax pour chaque taille ; expliquez la couleur rouge du sol par absorption complémentaire et prédisez le spectre d’un échantillon agrégé.
Matériel et réactifs
Paillasse virtuelle : sols d’or stabilisés au citrate de quatre diamètres nominaux et un échantillon délibérément agrégé ; la sim trace l’absorbance de 400 à 800 nm.
Procédure
- Sélectionnez le jeu 5 nm et lisez λmax (~519 nm) : le sol absorbe le vert, la lumière transmise paraît donc rouge.
- Passez à 20 nm puis 50 nm : mesurez le décalage vers le rouge de λmax et l’élargissement de la bande.
- Ouvrez l’échantillon agrégé 100 nm : outre la bande principale, repérez l’épaulement vers 700 nm et expliquez-le par les plasmons couplés de particules en contact.
- Concevez le test : si un ion cible pont les nanoparticules, quel trait spectral surveiller — le décalage de λmax ou l’épaulement à 700 nm ?
À observer
- Les grosses particules absorbent à plus grande longueur d’onde et diffusent davantage : la bande glisse de ~519 à ~560 nm et s’élargit.
- L’agrégation produit un second trait plus faible à grande longueur d’onde plutôt qu’un simple décalage du pic principal.
- Toutes les courbes s’annulent presque sous ~450 nm, où dominent les transitions interbandes de l’or.
Explication
Dans une nanoparticule métallique plus petite que la longueur d’onde, les électrons de conduction oscillent collectivement — résonance plasmon de surface localisée (LSPR). Pour des sphères, sa fréquence est fixée par la fonction diélectrique de l’or et le milieu, et la théorie de Mie prédit le décalage vers le rouge et l’élargissement avec la taille que vous avez mesurés. Comme la couleur rapporte taille et distance inter-particules, les sols d’or alimentent les tests à flux latéral (tests de grossesse, bandelettes antigéniques COVID) où l’agrégation rend une ligne visible.
Histoire de l’expérience
Chimistes associés
Sujets liés
Expérience virtuelle : un modèle simplifié pour construire l’intuition. Elle ne remplace ni le travail réel en laboratoire ni la formation à la sécurité ; ne la reproduisez pas chez vous sans encadrement.