Recherchez sur tout Techno-Science.net
       
Techno-Science.net : Suivez l'actualité des sciences et des technologies, découvrez, commentez
Catégories
Techniques
Sciences
Encore plus...
Techno-Science.net
Bons plans et avis Gearbest: Xiaomi Mi Mix2, OnePlus 5T
Code promo Gearbest: réduction, coupon, livraison...
Photo Mystérieuse

Que représente
cette image ?
Posté par Redbran le Samedi 03/12/2016 à 13:00
L’Eau de Graphène, une exfoliation inégalée
Matériau le plus mince au monde aux propriétés électriques, thermiques, mécaniques inégalées, le graphène, couche élémentaire du graphite, est toujours sujet à une veille scientifique et technologique active. D’autant que des verrous restent à lever, comme obtenir cette couche unique d’atomes (Un atome (du grec ατομος, atomos, « que l'on ne peut diviser ») est la plus petite partie d'un corps simple pouvant se combiner chimiquement avec...) de carbone (Le carbone est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole C, de numéro atomique 6 et de masse atomique 12,0107.) sans que celle-ci ne perde ses propriétés. De même qu’empêcher qu’elle ne s’agrège à nouveau à d’autres couches jumelles (On désigne par le terme jumelles un dispositif optique binoculaire grossissant destiné à l'observation d'objets à distance, constitué de deux lunettes symétriques...). Mais en utilisant de l’eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.) dégazée, les chercheurs du Centre de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension...) Paul Pascal (CNRS/Université de Bordeaux) et du Laboratoire Charles Coulomb (CNRS/Université de Montpellier) sont parvenus à une dispersion (La dispersion, en mécanique ondulatoire, est le phénomène affectant une onde dans un milieu dispersif, c'est-à-dire dans lequel les différentes fréquences constituant l'onde ne se propagent pas à la même...) de graphène sous forme aqueuse, stable à l’air (L'air est le mélange de gaz constituant l'atmosphère de la Terre. Il est inodore et incolore. Du fait de la diminution de la pression de l'air avec l'altitude, il est nécessaire de pressuriser les...) et facilement manipulable. Cette formulation (La formulation est une activité industrielle consistant à fabriquer des produits homogènes, stables et possédant des propriétés spécifiques, en mélangeant...) est une première ! Elle fait l’objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans un espace à trois dimensions, qui a une fonction précise, et qui peut être...) d’un brevet et d’une publication dans la revue Nature Chemistry.


Les couples de sphères rouges et blanches représentent les ions OH- et les sphères mauves des contre ions K+ Illustration: CNRS/© Alain Pénicaud
On attend beaucoup du graphène, cette couche élémentaire du graphite, qui conduit le courant électrique sur des distances de plus de mille fois son épaisseur sans résistance, présente une résistance mécanique et une conductivité thermique (La thermique est la science qui traite de la production d'énergie, de l'utilisation de l'énergie pour la production de chaleur ou de froid, et des transferts de chaleur suivant différents...) très élevées. Léger, quasi-transparent, il constitue une barrière infranchissable à l’eau et aux gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière n'a pas de forme propre ni de volume propre : un gaz tend...).

Problème: il est très difficile d’isoler le graphène, c’est-à-dire d’isoler chaque couche d’atomes de carbones qui composent le graphite. Cela exige de vaincre les forces dites de van der Waals - sorte de colle (Une colle ou la glu est un produit de nature liquide ou gélatineuse servant à lier des pièces entre elles. Ces pièces peuvent être de...) moléculaire - qui lient ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut être...) ces couches. Pour y parvenir, une méthode consiste à plonger le graphite dans de l’acide sulfurique (L'acide sulfurique (anciennement appelé huile de vitriol ou vitriol) est un composé chimique corrosif de formule H2SO4.) et du permanganate de potassium (Le potassium est un élément chimique, de symbole K (latin : kalium, de l’arabe : القَلْيَه al-qalyah) et de...), mélange très oxydant. Mais le matériau perd alors sa conductivité ! On peut aussi disperser le graphite dans un mixer avec du savon (Le savon est un objet liquide ou solide composé de molécules amphiphiles composées de sels métalliques, spécifiquement d'hydroxyde de sodium ou d'hydroxyde de potassium, et...), à l’image du gras séparé du tissu dans une machine à laver. Mais l’exfoliation est encore loin d’être totale et cette méthode ne permet pas d’arriver à la couche élémentaire.

Les chercheurs du Centre de recherche Paul Pascal et du Laboratoire Charles Coulomb sont partis sur une autre piste. Ils ont tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) d’abord montré que le graphite pouvait être soluble dans certains solvants, conduisant à une solution de « graphènure », signifiant la présence de charges électroniques négatives à sa surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est souvent...), permettant aux différentes couches de se repousser entre elles. Hélas, ces solutions ne pouvaient être manipulées que sous atmosphère inerte (Inerte est l'état de faire peu ou rien.), c’est-à-dire sans oxygène ni eau, sous peine de voir le graphène se réagréger en graphite.

Ils sont ensuite partis du constat que bien que l’eau et l’huile (L'huile est un terme générique désignant des matières grasses qui sont à l'état liquide à température ambiante et qui...) soient non miscibles, il était possible d’obtenir une émulsion en utilisant de l’eau dont on avait simplement retiré le gaz naturellement présent. Ils ont alors injecté leur solution de « graphènure » dans de l’eau dégazée. Ils ont ainsi obtenu une eau de graphène dans laquelle les ions OH-, naturellement présents dans l’eau, s’adsorbent à la surface à la place des molécules de gaz puisqu’elles ont été préalablement ôtées de l’eau. Les feuillets de graphène se retrouvent chargés électriquement par l’adsorption (L'adsorption, à ne pas confondre avec l'absorption, est un phénomène de surface par lequel des molécules de gaz ou de liquides se fixent sur les surfaces solides des adsorbants selon divers processus...) des ions OH- et se repoussent entre eux, comme tous objets de même charge (La charge utile (payload en anglais ; la charge payante) représente ce qui est effectivement transporté par un moyen de transport donné, et qui donne lieu à...) électrique.

Cette fois-ci, la dispersion est aqueuse, totale, stable à l’air et facilement manipulable ! Il s’agit de la première formulation de graphène en couche unique.

Publication:
G. Bepete, E. Anglaret, L. Ortolani, V. Morandi, K. Huang, A. Pénicaud & C. Drummond
Surfactant Free Single Layer Graphene in Water
Nature Chemistry 28 novembre 2016

Contacts chercheurs:
Carlos Drummond & Alain Pénicaud, Centre de recherche Paul Pascal - Bordeaux

Contacts institut:
Christophe Cartier dit Moulin (Un moulin est une machine à moudre les grains de céréale en farine et, par analogie, une machine à broyer, piler, pulvériser diverses substances et à extraire certains produits (huile, pommes, poudre,...), Stéphanie Younes

Pour plus d'information voir:
- http://www.crpp-bordeaux.cnrs (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français (EPST).).fr/
- http://www.coulomb.univ-montp2.fr/

Commentez et débattez de cette actualité sur notre forum Techno-Science.net. Vous pouvez également partager cette actualité sur Facebook, Twitter et les autres réseaux sociaux.
Icone partage sur Facebook Icone partage sur Twitter Partager sur Messenger Icone partage sur Delicious Icone partage sur Myspace Flux RSS
Source: CNRS-INC