Un nouveau pas vers le contrôle des propriétés des MXènes
Publié par Redbran le 30/04/2019 à 14:00
Source: CNRS INC
Les MXènes sont une famille récente et prometteuse de matériaux 2D qui, grâce à la variété des atomes les composant, offrent un grand éventail de propriétés. Des scientifiques de l'IC2MP, de l'Institut P' et de l'ISTerre ont montré que les propriétés conductrices de ces matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets.) sont intimement liées à leur désordre cristallin. Ces travaux, publiés dans la revue Chemistry of Materials, pourraient améliorer notre compréhension de ces matériaux 2D et de leurs propriétés physiques.


Dépendance de la résistance électrique des MXènes à l'hydratation © Éric Ferrage

Matériaux en feuillets découverts en 2011, les MXènes offrent une plus grande versatilité chimique que 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 sélectionnée en...) 2D de référence: le graphène (Cet article ne doit pas être confondu avec l’article graphème.). Celui-ci est en effet uniquement formé 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.), quand les MXènes suivent la formule Mn+1Xn, où n est compris entre 1 et 3, M est 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 métaux sont un des...) de transition et X est soit du carbone, soit de l'azote (L'azote est un élément chimique de la famille des pnictogènes, de symbole N et de numéro atomique 7. Dans le langage courant, l'azote désigne le gaz...). En modulant leur composition, les MXènes présentent des performances très prometteuses dans des applications aussi diverses que les batteries, les supercondensateurs, le traitement de l'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.), les piles à combustible (Un combustible est une matière qui, en présence d'oxygène et d'énergie, peut se combiner à l'oxygène (qui sert de comburant) dans une réaction chimique générant de la...), le blindage électromagnétique, les films conducteurs transparents ou encore la nanomédecine.

Des chercheurs de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for Theoretical Physics est...) 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.) des milieux et matériaux de Poitiers (IC2MP, CNRS/Université de Poitiers), de l'Institut Pprime (P', CNRS) et de l'Institut des sciences de la Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par...) (ISTerre, CNRS/Université Savoie Mont-Blanc/IRD/IFSTTAR/Université Grenoble Alpes) sont parvenus à prédire l'évolution de la résistance électrique des MXènes en fonction de l'humidité (L'humidité est la présence d'eau ou de vapeur d'eau dans l'air ou dans une substance (linge, pain, produit chimique, etc.).) sur la base du désordre cristallin. Ces matériaux 2D se comportent en effet parfois comme des argiles naturelles: leur hydratation provoque l'insertion de molécules d'eau stabilisées entre les feuillets qui composent les MXènes. Cela entraîne un désordre structural, ou interstratification, un phénomène peu connu des chimistes et des physiciens, mais très étudié dans le domaine des géosciences. Ces travaux interdisciplinaires pourront inspirer de nouveaux capteurs (Un capteur est un dispositif qui transforme l'état d'une grandeur physique observée en une grandeur utilisable, exemple : une tension électrique, une hauteur de mercure, une intensité, la déviation...) d'humidité mais aussi permettre de prédire d'autres propriétés physiques des MXènes.

Références publication:

Stéphane Célérier, Simon Hurand, Cyril Garnero, Sophie Morisset, Mohamed Benchakar, Aurelien Habrioux, Patrick Chartier, Vincent Mauchamp, Nathaniel Findling, Bruno Lanson et Éric Ferrage.

Hydration of Ti3C2Tx MXene: An Interstratification Process with Major Implications on Physical Properties

Chemistry of Materials - Décembre 2018

DOI: 10.1021/acs.chemmater.8b03976

Contacts chercheurs:
- Stéphane Célérier - chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la recherche. Il est difficile de bien cerner le métier de chercheur...) (IC2MP UMR7285)
- Éric Ferrage - chercheur (IC2MP UMR7285)
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