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Posté par Redbran le Mardi 19/01/2016 à 12:00
Transformer les structures cristallines
Des chimistes travaillent sur de nouveaux matériaux aux propriétés passionnantes, en transformant la structure de matériaux cristallins.


Monocristal de quartz de synthèse. Illustration: Wikimedia Commons/Didier Descouens
Un monocristal est un matériau (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets. C'est donc une matière de base sélectionnée en raison de...) constitué d'un seul réseau (Un réseau informatique est un ensemble d'équipements reliés entre eux pour échanger des informations. Par analogie avec un filet (un réseau est un « petit rets », c'est-à-dire un petit filet), on appelle...) cristallin, sans cassure (En minéralogie, la cassure désigne l'aspect de la surface d'un minéral qui, après avoir été soumis à une contrainte, se brise en présentant des surfaces de fractures irrégulières,...), défaut ni impureté. Ces caractéristiques uniques confèrent des propriétés très intéressantes en mécanique (Dans le langage courant, la mécanique est le domaine des machines, moteurs, véhicules, organes (engrenages, poulies, courroies, vilebrequins, arbres de transmission, pistons, ...), bref, de tout ce qui produit ou...), en optique (L'optique est la branche de la physique qui traite de la lumière, du rayonnement électromagnétique et de ses relations avec la vision.) et en électricité (L’électricité est un phénomène physique dû aux différentes charges électriques de la matière, se manifestant par une énergie. L'électricité désigne également la branche de la...).

Le projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et l’intégration...) SCSCT (Solid state chameleons: Chemical transformations as single crystal transitions), financé par l'UE, visait à changer la structure d'un matériau monocristallin, via un processus de transformation de cristal (Cristal est un terme usuel pour désigner un solide aux formes régulières, bien que cet usage diffère quelque peu de la définition scientifique de ce mot. Selon l'Union...) à cristal (SCSCT).

Les chercheurs ont commencé par explorer une base de données (En informatique, une base de données (Abr. : « BD » ou « BDD ») est un lot d'informations stockées dans un dispositif...) de structures de cristaux, pour trouver des molécules susceptibles d'accepter la réaction de SCSCT. Ils ont ensuite étudié la structure cristalline de quelques-unes d'entre elles, pour élucides le fonctionnement de la réaction.

La SCSCT utilise aussi une propriété inhabituelle de quelques matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets.), qui est d'exister sous plusieurs formes cristallines. Ce polymorphisme permet aux chimistes de changer les propriétés physiques et chimiques des matériaux, en modifiant leur conformation (En chimie, la conformation d'une molécule est l'arrangement spatial des atomes qui la composent. Les molécules dans lesquelles les atomes sont liés...).

Les chercheurs ont ainsi créé deux complexes métalliques polymorphes, en faisant réagir des composés contenant du cuivre (Le cuivre est un élément chimique de symbole Cu et de numéro atomique 29. Le cuivre pur est plutôt mou, malléable, et présente sur ses surfaces fraîches une teinte rosée à...) et de l'acide (Un acide est un composé chimique généralement défini par ses réactions avec un autre type de composé chimique complémentaire, les bases.) boronique. Ils ont analysé la structure cristalline de chaque composé polymorphe, montrant qu'ils pouvaient servir à créer des structures cristallines dotées de propriétés utiles.

Les chimistes ont aussi induit (L'induit est un organe généralement électromagnétique utilisé en électrotechnique chargé de recevoir l'induction de l'inducteur et de la transformer en électricité (générateur) ou en force (moteur).) une SCSCT dans un complexe de zinc (Le zinc (prononciation /zɛ̃k/ ou /zɛ̃ɡ/) est un élément chimique, de symbole Zn et de numéro atomique 30.), créant deux formes d'un solide métallique. Ils ont commencé par ajouter du chlorure de zinc à un solvant, formant (Dans l'intonation, les changements de fréquence fondamentale sont perçus comme des variations de hauteur : plus la fréquence est élevée, plus la hauteur perçue est haute et inversement. Chaque voyelle se...) des cristaux dans une structure en forme de bande. Ils ont alors chauffé ces cristaux jusqu'à l'apparition d'une autre structure. Cette transformation s'est avérée réversible par refroidissement.

Les informations générées par ce projet, et relatives aux structures monocristallines et aux réactions chimiques qui les forment, peuvent être appliquées à tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) type de molécule (Une molécule est un assemblage chimique électriquement neutre d'au moins deux atomes, qui peut exister à l'état libre, et qui...) ou de réaction. À terme, ceci aidera les chimistes à concevoir de nouveaux matériaux cristallins, uniques.

Pour plus d'information voir: Final Report Summary - SCSCT (Solid State Chameleons: Chemical Transformations as Single Crystal Transitions)

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Source: Europa