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Posté par Adrien le Lundi 04/06/2018 à 00:00
La nature des nano-talcs dévoilée en lumière infrarouge
Une équipe du laboratoire Géosciences environnement Toulouse (GET/OMP, UPS / CNRS / IRD / CNES) vient d'établir les bases physiques de la caractérisation des nano-talcs par spectroscopie infrarouge, une technique d'analyse peu coûteuse et largement répandue. Un résultat d'autant plus intéressant que ces nouveaux minéraux devraient ouvrir la voie à des applications inenvisageables avec le talc (Le talc est une espèce minérale composée de silicate de magnésium doublement hydroxylé de formule Mg3Si4O10(OH)2, pouvant contenir des traces de...) naturel.


Spectres infrarouges d'une série Mg-Ni de nano-talcs synthétiques et exemple de modèle structural utilisé pour le calcul ab initio.

Le talc est utilisé pour une multitude d'applications industrielles, notamment comme charge (La charge utile (payload en anglais ; la charge payante) représente ce qui est effectivement transporté par un moyen de transport donné, et qui...) minérale dans des matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets.) composites (polymères, peintures, cosmétiques...). Cela permet en effet de réduire les coûts et d'améliorer, dans de nombreux cas, les propriétés physico-chimiques des matériaux.

Récemment mis au point (Graphie), les nano-talcs synthétiques répondent plus que jamais à ces problématiques, en fournissant des produits minéralogiquement purs, et de tailles et compositions bien contrôlées. De plus, à l'inverse (En mathématiques, l'inverse d'un élément x d'un ensemble muni d'une loi de composition interne · notée multiplicativement, est un élément y tel que x·y =...) des talcs naturels, ces nano-talcs présentent un comportement hydrophile qui offre de nouvelles niches d'applications (minéral liquide).

Des chercheurs du GET ont combiné des approches expérimentales et de modélisation pour étudier la signature infrarouge (Le rayonnement infrarouge (IR) est un rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde supérieure à celle de la lumière visible mais plus courte que celle des micro-ondes.) d'une solution solide Mg-Ni de nano-talcs synthétiques.

La comparaison des spectres infrarouges mesurés à ceux obtenus par calculs ab initio (i.e. calculs basés sur les principes de la physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens général et ancien, la physique désigne la connaissance...) quantique) a permis aux chercheurs de démontrer le bien-fondé de la quantification de la composition chimique du talc à partir de sa signature infrarouge dans la gamme des vibrations O-H, méthode initialement proposée par Wilkins et Ito en 1967.

En effet, la fréquence (En physique, la fréquence désigne en général la mesure du nombre de fois qu'un phénomène périodique se reproduit par unité de temps. Ainsi lorsqu'on emploie le mot fréquence...) de vibration des groupes OH révèle la nature de leurs trois cations voisins. Dans le cas des nano-talcs, cette approche est compliquée par la contribution des groupes OH adsorbés sur les bordures des particules, laquelle devient non négligeable pour les tailles sub-microniques, expliquant par là même le caractère hydrophile global des nano-talcs. Les signatures infrarouges de ces groupes OH adsorbés ont été explorées par les chercheurs à partir de modèles de surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois...) de particule ce qui leur a permis d'améliorer significativement l'interprétation des mesures spectrales.

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Source: CNRS-INSU
 
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