Fabrice Vallée, Ovidiu Ersen, Etienne Duguet, Fabien Vialla, Anna Lombardi, Serge Ravaine, Alexandra Madeira, Cyril Chomette, Aurélien Crut, Ileana Florea, Jérôme Majimel, Dris Ihiawakrim, Adeline Perro, Etienne Pertreux, Anthony Désert, Céline Hubert, Natalia Del Fatti, Paolo Maioli, Mona Tréguer-Delapierre, Institut de Chimie de la Matière Condensée de Bordeaux (ICMCB), Université de Bordeaux (UB)-Institut Polytechnique de Bordeaux-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre de Recherche Paul Pascal (CRPP), Université de Bordeaux (UB)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut des Sciences Moléculaires (ISM), Université Montesquieu - Bordeaux 4-Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1-École Nationale Supérieure de Chimie et de Physique de Bordeaux (ENSCPB)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Physique et Chimie des Matériaux de Strasbourg (IPCMS), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Matériaux et nanosciences d'Alsace (FMNGE), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Réseau nanophotonique et optique, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA), FemtoNanoOptics (FemtoNanoOptics), Institut Lumière Matière [Villeurbanne] (ILM), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon, STEM-EDX analyses were performed at the Plateforme Aquitaine de Caractérisation des Matériaux and Bordeaux Imaging Center of the University of Bordeaux. This work was supported by the Conseil Régional d’Aquitaine, the Agence Nationale de la Recherche (grant ANR-07-BLAN-0271 and ANR-BLAN-SIMI10-LS-100617-15-01), and the LabEx AMADEus (ANR-10-LABX-42) in the framework of IdEx Bordeaux (ANR-10-IDEX-03-02), i.e. the Investissements d’Avenir programme of the French government. The authors acknowledge Dr Véronique Many for some parallel experiments, Dr Laurent Adumeau and Dr Stéphane Mornet for helpful discussion, and Dr Yohan Grand for SEM experiments performed at ITODYS laboratory (UMR 7086, Univ. Paris Diderot)., ANR-07-BLAN-0271,Towards colloïd,Towards Colloidal Molecules and Functional Materials(2007), ANR-10-LABX-0042,AMADEus,Advanced Materials by Design(2010), ANR-10-IDEX-0003,IDEX BORDEAUX,Initiative d'excellence de l'Université de Bordeaux(2010), ANR-10-BLAN-1008,UNIT3D,Nanoparticule hybride unique: synthèse et corrélation entre sa réponse optique et sa caractérisation par microscopie électronique analytique en 3D.(2010), Toulin, Stéphane, Blanc - Towards Colloidal Molecules and Functional Materials - - Towards colloïd2007 - ANR-07-BLAN-0271 - BLANC - VALID, Advanced Materials by Design - - AMADEus2010 - ANR-10-LABX-0042 - LABX - VALID, Initiative d'excellence de l'Université de Bordeaux - - IDEX BORDEAUX2010 - ANR-10-IDEX-0003 - IDEX - VALID, BLANC - Nanoparticule hybride unique: synthèse et corrélation entre sa réponse optique et sa caractérisation par microscopie électronique analytique en 3D. - - UNIT3D2010 - ANR-10-BLAN-1008 - BLANC - VALID, Université Montesquieu - Bordeaux 4-Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1 (UB)-École Nationale Supérieure de Chimie et de Physique de Bordeaux (ENSCPB)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Matériaux et Nanosciences Grand-Est (MNGE), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Réseau nanophotonique et optique, Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), and Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
International audience; Highly symmetrical gold nanocages can be produced with a controllable number of circular windows of either 2, 3, 4, 6 or 12 via an original fabrication route. The synthetic pathway includes three main stages: the synthesis of silica/polystyrene multipod templates, the regioselective seeded growth of a gold shell on the unmasked part of the silica surface and the development of gold nanocages by dissolving/etching the templates. Electron microscopy and tomography provide evidence of the symmetrical features of the as-obtained nanostructures. The optical properties of nanocages with 4 and 12 windows were measured at the single particle level by spatial modulation spectroscopy and correlated with numerical simulations based on finite-element modeling. The new multi-step synthesis approach reported here also allows the synthesis of rattle-like nanostructures through filling of the nanocages with a guest nano-object. With the potential to adjust the chemical composition, size and geometry of both the guest particle and the host cage, it opens new routes towards the fabrication of hollow nanostructures of high interest for a variety of applications including sensing devices, catalytic reactors and biomedicine. New concepts We demonstrate a new concept for making hollow nanoscale structures which are central to the advances in many current and emerging areas of technology. Nanocages are hollow and porous nanostructures. The ones made of metal are needed for optics, catalysis, biomedicine, and sensing. But, they are difficult to make. In particular, it is difficult to yield precise nanoscale control of the porosity as well as the composition. We address this challenge by combining inorganic colloidal synthesis and metal deposition on biphasic sacrificial templates. The single-particle spectroscopy and simulation confirm that our approach affords tight control over the morphology and porosity at the nanoscale. Previous approaches to making metal nanocages rely on galvanic replacement reactions and siteselective deposition. They offer control over morphology, but limited control over composition, porosity and scaleup. Our approach provides a simple and general strategy to circumvent these issues. It can be applied to a wide range of materials, and with further developement to any nanorattle-like nanostructures.