L’une des grandes entreprises « scientifiques » du Moyen Âge fut l’étude des Chrysopée, le processus de transformation de métaux communs tels que le plomb en or. La plupart des praticiens étaient voués à l’échec, mais un alchimiste allemand nommé Sebalt Schwarzer a apporté une seule contribution qui a résisté à l’épreuve du temps.
Dans son tome de 1585, Chrysopée Schwaertzeriana, il décrit la synthèse du premier explosif puissant au monde, une substance connue sous le nom d’or fulminant. Cette substance cristalline se transforme presque instantanément en un nuage de fumée violette et rouge dans une réaction qui se propage à des vitesses supersoniques. D’où l’explosif puissant (un explosif faible brûle à des vitesses subsoniques). L’or fulminant est relativement facile à fabriquer mais très instable, détoné par l’ouïe ou même par le toucher.
Cette instabilité a rendu difficile l’étude. Sa structure cristalline est mal comprise et même sa formule chimique a défié l’analyse jusqu’à récemment. Il s’avère que l’or fulminant n’est pas un produit chimique spécifique mais un mélange de composés polymères d’or, de chlore et d’ammoniac.
Il existe également une autre énigme : le nuage de fumée que produit l’or fulminant lorsqu’il explose. Personne ne sait vraiment pourquoi il est violet ou rouge. Les chimistes modernes supposent que la fumée est composée en grande partie de nanoparticules d’or et qu’elle est utilisée depuis longtemps pour recouvrir les objets d’une belle patine violette. Les chimistes savent que les nanoparticules d’or peuvent faire de même.
Mais ce n’est qu’une preuve circonstancielle de la présence d’or. Ce qu’il faut, c’est une preuve scientifique claire de la présence d’or dans la fumée.
Normes d’or
Entrent en jeu Jan Uszko et ses collègues de l’Université de Bristol au Royaume-Uni qui ont rassemblé les premières preuves concluantes que la réaction est une explosion d’or. “Nous montrons pour la première fois que l’explosion d’or fulminant crée des nanoparticules d’or dont la taille varie de 10 à 300 nm”, disent-ils. Ils ajoutent que leur découverte pourrait contribuer à produire de meilleures nanoparticules à l’avenir.
L’équipe a d’abord fabriqué plusieurs échantillons d’or fulminant et a placé un treillis recouvert de carbone dessus pendant qu’ils étaient chauffés. Les explosions qui en ont résulté ont déposé des particules de fumée sur les mailles.
L’équipe a ensuite scanné le maillage avec un microscope électronique à transmission et caractérisé les particules trouvées.
Il s’avère que le maillage était recouvert de nanoparticules d’un diamètre compris entre 10 et 300 nm. Les images au microscope électronique ont révélé que les plans cristallins des nanoparticules sont espacés de 0,24 nm, ce qui correspond à l’or.
L’équipe a ensuite comparé les diagrammes de diffraction électronique avec ceux théoriquement attendus et ceux de l’or et a trouvé un accord étroit. “Ces travaux sont la preuve du caractère longtemps supposé du nuage produit lors de la détonation de l’or fulminant”, concluent-ils.
La coloration violette et rouge provient de la façon dont les électrons à la surface des nanoparticules interagissent avec la lumière via un processus appelé résonance plasmonique. En effet, d’autres scientifiques ont récemment montré que les décorations en or peuvent parfois développer des franges violettes lorsque des nanoparticules se forment à leur surface, comme au palais de l’Alhambra à Grenade en Espagne.
Tout ce qui brille…
L’équipe de Bristol affirme que les nanoparticules produites lors de l’explosion présentent des caractéristiques uniques. Les nanoparticules se forment généralement sous forme de sphères, mais se déforment à mesure qu’elles grandissent au-delà de quelques nanomètres de diamètre. Cela se produit via un processus appelé maturation d’Ostwald où les petites particules se dissolvent puis repoussent en particules plus grosses. Cela réduit également la variation de taille.
Mais les nanoparticules issues de la détonation explosive de l’or fulminant ont une large gamme de diamètres sphériques allant jusqu’à 300 nm de diamètre. Uszko et ses collègues affirment que c’est presque certainement dû au fait que la vitesse de la détonation ne permet pas à la maturation d’Ostwald ou à d’autres processus similaires de se produire.
De si grosses nanosphères sont inhabituelles et les explosions suggèrent un nouveau mode de fabrication. “De cette façon, des nanoparticules d’or plus grosses peuvent être créées avec une sphéricité plus couramment observée dans les premiers stades de la formation, lorsque les nanoparticules sont petites”, expliquent Uszko et co.
C’est un travail intéressant qui résout un problème ancien. Schwartzer serait sûrement étonné !
Réf : Chrysopée explosive : arxiv.org/abs/2310.15125
