(c) CEA Selon une collaboration impliquant des chercheurs de l'Iramis, la diffusion de neutrons couplée à la microscopie électronique apporte des informations uniques sur les propriétés de la matière confinée à l'échelle nanométrique. Des membranes séparatrices des piles aux
capteurs (Un capteur est un dispositif qui transforme l'état d'une grandeur physique observée en une...) biologiques, les applications ne manquent pas !
Plusieurs procédés, dont l'anodisation, permettent de percer des pores de section nanométrique dans des membranes destinées à la mesure (capteurs), à la filtration, au nanomoulage ou encore à la
microfluidique (La microfluidique est la science et la technologie des systèmes manipulant des fluides et dont...). Cependant, le comportement de la
matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses...) confinée dans de tels pores reste mal connu et doit être étudié sur des systèmes modèles tels que des membranes en oxyde d'
aluminium (L'aluminium est un élément chimique, de symbole Al et de numéro atomique 13....).
C'est ce qu'a entrepris une équipe de l'Université Pierre-et-Marie-Curie et du laboratoire Léon-Brillouin (Iramis) avec une membrane dite duplex, dont la section des pores peut être ajustée, au contact d'un électrolyte modèle utilisé dans les piles à
combustible (Un combustible est une matière qui, en présence d'oxygène et d'énergie, peut se...), le
polystyrène (Le polystyrène (PS en abrégé) est le polymère -(CH2-CH(Ph))n-, obtenu par la...) sulfonate de sodium (NaPSS).
L'adsorption de l'électrolyte est observée in situ dans la membrane poreuse, en combinant la réflectivité de neutrons et la
microscopie (La microscopie est l'observation d'un échantillon (placé dans une préparation microscopique...) électronique: les neutrons permettent de remonter au profil de composition chimique le long du nanopore, perpendiculairement à la membrane, tandis que la microscopie électronique apporte des informations structurales.
De manière étonnante, les chercheurs observent que la teneur en électrolyte dans les nanopores est supérieure à celle dans la solution, et se trouve maximale à l'endroit où le diamètre des pores est le plus faible.
La réflectivité des neutrons se révèle ainsi un outil précieux pour comprendre quantitativement des effets de confinement pouvant influencer notamment l'adsorption de macromolécules. Une clé essentielle pour le stockage électrochimique de l'énergie, et de nombreuses applications en chimie,
pharmacologie (La pharmacologie est une discipline scientifique du vivant, subdivision de la biologie, qui...) ou
biologie (La biologie, appelée couramment la « bio », est la science du vivant....).
Références
Neutron reflectivity for soft matter, EPJ Web Conf.
Duplex nanoporous alumina and polyelectrolyte adsorption: more insights from a combined neutron reflectivity and electron microscopy study, Nanoscale