Pour fabriquer des oxydes métalliques, mieux vaut traîner
Publié par Redbran le 14/01/2019 à 14:00
Des procédés chimiques bien rodés révèlent parfois des surprises. En marquant une longue pause lors de la formation d'oxydes métalliques, des chercheurs du Laboratoire de chimie de coordination (LCC, CNRS), du laboratoire Interactions moléculaires et réactivité chimique et photochimique (IMRCP, CNRS/Université Toulouse Paul Sabatier) et du Centre d'élaboration des matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets.) et d'études structurales (CEMES, CNRS) ont découvert que leur préparation liquide (La phase liquide est un état de la matière. Sous cette forme, la matière est facilement déformable mais difficilement compressible.) se gélifiait progressivement. Ce changement de consistance permet aux scientifiques de mouler et d'imprimer la matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide,...) à plusieurs échelles. Ces travaux, publiés dans la revue Chemistry of Material, simplifient la conception de matériaux à base d'oxydes métalliques.


© Christophe Mingotaud et Zhihua Zhao.
Avec l'autorisation exceptionnelle du 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).) pour cette interprétation de son logo
Le 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...) gélifié peut être moulé ou imprimé par un tampon. Échelles: 1

Depuis plusieurs années, les nanomatériaux peuvent être élaborés à partir de composés organométalliques, qui comportent des 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 une autre. Il est...) 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.) et d'un métal (Un métal est un élément chimique qui peut perdre des électrons pour former des cations et former des liaisons métalliques ainsi que des liaisons ioniques dans le cas des métaux alcalins. Les...), mélangés à de simples amines ou acides gras. Deux réactions, impliquant de l'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.) (l'hydrolyse) puis de hautes températures (la calcination), vont ensuite briser certaines liaisons chimiques afin d'obtenir un oxyde (Un oxyde est un composé de l'oxygène avec un élément moins électronégatif, c'est-à-dire tous sauf le fluor. Oxyde désigne également...) métallique, choisi selon les propriétés visées (optiques, électriques, etc.). Des chercheurs du Laboratoire de chimie (La chimie est une science de la nature divisée en plusieurs spécialités, à l'instar de la physique et de la biologie avec lesquelles elle partage des espaces d'investigations communs ou proches.) de coordination (LCC, CNRS), du laboratoire Interactions moléculaires et réactivité chimique et photochimique (IMRCP, CNRS/Université Toulouse Paul Sabatier) et du Centre d'élaboration des matériaux et d'études structurales (CEMES, CNRS) ont cependant constaté que, en l'absence d'hydrolyse dans la foulée du mélange (Un mélange est une association de deux ou plusieurs substances solides, liquides ou gazeuses qui n'interagissent pas chimiquement. Le résultat de l'opération est une préparation aussi...), celui-ci perdait sa nature liquide pour se gélifier en quelques heures (L'heure est une unité de mesure  :).

Ce phénomène imprévu aide à mieux manipuler les matériaux avant de les transformer en oxydes métalliques. Ils peuvent ainsi être moulés, imprimés ou mis en fibres (Une fibre est une formation élémentaire, végétale ou animale, d'aspect filamenteux, se présentant généralement sous forme de faisceaux.) au contraire d'un liquide. Une fois le résultat escompté obtenu, l'hydrolyse et la calcination aboutissent toujours à la formation d'un oxyde métallique. Les chercheurs ont principalement travaillé sur les oxydes de zinc (Le zinc (prononciation /zɛ̃k/ ou /zɛ̃ɡ/) est un élément chimique, de symbole Zn et de numéro atomique 30.), d'étain et de fer (Le fer est un élément chimique, de symbole Fe et de numéro atomique 26. C'est le métal de transition et le matériau ferromagnétique le plus courant dans la vie quotidienne, sous...), respectivement prisés pour leurs propriétés optiques, leur utilisation pour capturer de 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...) et en imagerie médicale (L'imagerie médicale regroupe les moyens d'acquisition et de restitution d'images à partir de différents phénomènes physiques...). Cette méthode permet de concevoir plus facilement des oxydes métalliques, et d'en inventer de nouveaux, à partir de toutes sortes de métaux. Très variés, ces oxydes trouvent de nombreuses applications en nanotechnologies grâce à la diversité de leurs propriétés géométriques et électroniques.

Références publication:
Zhao Zhihua, Coppel Yannick, Fitremann Juliette, Fau Pierre, Roux Clément, Lepetit Christine, Lecante Pierre, Marty Jean-Daniel, Mingotaud Christophe, Kahn Myrtil.
Mixing time between organometallic precursor and ligand: a key parameter controlling ZnO nanoparticle size and shape and processable hybrid materials
Chem. Mater. – Novembre 2018DOI: 10.1021/acs.chemmater.8b04480

Contacts chercheurs:
- Christophe Mingotaud, IMRCP UMR5623, Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études supérieures). Aux États-Unis, au moment...) Toulouse Paul Sabatier
- Myrtil Kahn, LCC UPR8241

[b]Source[/b]: CNRS - INC
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