Un nouveau tamis moléculaire en oxyde de tungstène à coloration ajustable

Publié par Redbran le 19/02/2019 à 14:00
Source: CNRS INC
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Certains matériaux poreux sont de véritables tamis moléculaires: des molécules se logent dans leurs cavités où elles peuvent réagir, engendrant des propriétés de catalyse et de capture moléculaire. Une importante équipe de chimistes a découvert un nouvel oxyde de tungstène (Le tungstène est un élément chimique du tableau périodique de symbole W (de...), qui est un tamis moléculaire très particulier. Ce matériau (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne...), présenté dans la revue Nature Communications, change de couleur selon l'occupation des cavités. Sa capacité à réagir très rapidement pourrait servir au stockage et à la conversion d'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la...).


Cliché de microscopie électronique d'une nanoplaquette du nouveau matériau nanoporeux. Les points clairs indiquent les atomes de tungstène. L'échelle est de 5 nm. La structure cristalline (La structure cristalline (ou structure d'un cristal) est complètement décrite par les...) est superposée à l'image (à gauche) et agrandie (à droite). Elle est constituée de tétraèdres WO6 (en bleu). Les cavités peuvent accueillir et relarguer différentes espèces moléculaires et ioniques.
@ David Portehault.

Les tamis moléculaires sont des matériaux constitués de pores qui leur permettent de retenir différentes espèces chimiques et de les échanger avec le milieu extérieur. Les espèces insérées peuvent aussi interagir avec les murs des pores. Les exemples les plus connus sont les zéolithes, des cristaux poreux d'aluminosilicates très utilisés pour catalyser des réactions chimiques ou pour capturer et fixer des molécules indésirables. Quand ces matériaux sont constitués de métaux particuliers (métaux de transition) capables d'accepter ou de donner des électrons, de nouvelles fonctionnalités émergent. Les métaux sont alors entourés de six atomes d'oxygène (L’oxygène est un élément chimique de la famille des chalcogènes, de...), définissant un octaèdre (Un octaèdre (du grec oktô, huit et hedra, face) est un polyèdre à huit faces....). On parle ainsi de "tamis moléculaires octaédriques".

En cherchant à synthétiser des oxydes de tungstène inédits par chimie douce, c'est-à-dire dans l'eau et à température proche des conditions ambiantes, des scientifiques ont découvert un nouveau tamis moléculaire octaédrique, sous forme de plaquettes nanométriques. L'organisation (Une organisation est) des pores optimise leur accessibilité et leur surface d'échange avec l'environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et...) extérieur. Importants et très rapides, ces échanges impliquent des transferts d'électrons avec les espèces captées. Cet effet fait passer le matériau en moins d'une seconde d'un état incolore à un état opaque de couleur bleu roi. On parle de matériau électrochrome. Outre le fait qu'il puisse servir à instantanément opacifier/rendre transparentes des vitres, que ce soit pour des questions de discrétion ou pour gérer l'ensoleillement, la structure de ce matériau intrigue les chercheurs. Elle offre de nouvelles potentialités pour développer des batteries, ou encore dans la catalyse (La catalyse est l'action d'une substance appelée catalyseur sur une transformation chimique...) de réactions pour la conversion d'énergie.

Ces travaux ont mobilisé des scientifiques du Laboratoire Chimie de la Matière Condensée de Paris (LCMCP, CNRS/Collège de France/Sorbonne Université), de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est...) de Recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue...) de Chimie de Paris (IRCP, CNRS/PSL/Chimie ParisTech), de l'Unité de Catalyse et Chimie du Solide (UCCS, CNRS/ENSC Lille/Centrale Lille/Université d'Artois/Université de Lille), de l'Institut des Nanosciences de Paris (INSP, CNRS/Sorbonne Université), de l'Institut Parisien de Chimie Moléculaire (IPCM, CNRS/Sorbonne Université), de l'université Complutense de Madrid (L'Université Complutense de Madrid est l'une des principales universités d'Espagne et...) et du centre de recherches d'Aubervilliers de SOLVAY.

Références publication
Julie Besnardiere, Binghua Ma, Almudena Torres-Pardo, Gilles Wallez, Houria Kabbour, José M. González-Calbet, Hans Jürgen Von Bardeleben, Benoit Fleury, Valérie Buissette, Clément Sanchez, Thierry Le Mercier, Sophie Cassaignon, David Portehault.
Structure and electrochromism of two-dimensional octahedral molecular sieve h'-WO3
Nature Communications -Janvier 2019 - Doi: 10.1038/s41467-018-07774-x

Contact chercheur:
David Portehault, LCMCP UMR7574, Sorbonne Université
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