Assemblage Magnétique de Nanocubes pour Réponses Photoniques Dépendant de l'Orientation

L'emballage rapproché est la manière la plus favorable dans l'auto-assemblage colloïdal, produisant des superstructures avec une variété limitée de configurations spatiales. Ce défi peut être surmonté en intégrant des interactions anisotropes dans le processus d'assemblage. En utilisant des nanocubes de magnétite comme blocs de construction, nous montrons qu'ils peuvent être assemblés magnétiquement en nanochaînes unidimensionnelles dans une configuration bord à bord plutôt que dans une configuration face à face compacte. La forme cubique des blocs de construction joue un rôle clé : elle découple la magnétisation facile de chacun des trois axes géométriques favorisant l'emballage rapproché. Par conséquent, sous champs magnétiques, la compétition induite entre le couplage Zeeman à longue portée et le couplage dipôle-dipôle à courte portée détermine l'assemblage des nanocubes le long des directions 110. Les propriétés photoniques de la configuration bord à bord dépendent à la fois de l'orientation de la chaîne et de l'angle de vue. Contrairement aux assemblages de nanosphères où la diffraction la plus forte se produit parallèlement à la direction de la chaîne (ou du champ), les nanocubes permettent de définir leur périodicité à longue portée dans le plan d'un film mince tout en diffractant la lumière hors du plan, ce qui le rend particulièrement utile pour des applications désirant obtenir des couleurs structurelles d'intensité suffisante dans un film avec une épaisseur minimale. Par exemple, leur propriété photonica unique peut être exploitée pour concevoir des motifs "magiques" dont la rotation est perçue comme étant opposée à la direction de rotation réelle du film. Il est difficile de reproduire de tels effets optiques inhabituels par d'autres moyens ; ainsi, de nombreuses nouvelles méthodes pour concevoir des dispositifs de sécurité novateurs sont fournies. Ce travail révèle l'énorme potentiel de la stratégie d'assemblage magnétique, lorsqu'elle est combinée à l'utilisation de blocs de construction non sphériques bien définis, pour contrôler les configurations spatiales des assemblages colloïdaux et exploiter leurs nouvelles propriétés physiques pour des applications intrigantes.