Un nouveau tamis moléculaire en oxyde de tungstène à coloration ajustable

Publié par Redbran le 19/02/2019 à 14:00
Source: CNRS INC
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 (Un oxyde est un composé de l'oxygène avec un élément moins...) 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 (La couleur est la perception subjective qu'a l'œil d'une ou plusieurs fréquences d'ondes...) 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 (Un atome (du grec ατομος, atomos, « que l'on ne peut...) de tungstène. L'échelle est de 5 nm. La structure cristalline 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 (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en...) 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. Si ses faces sont...). On parle ainsi de "tamis moléculaires octaédriques".

En cherchant à synthétiser des oxydes de tungstène inédits par chimie (La chimie est une science de la nature divisée en plusieurs spécialités, à...) douce, c'est-à-dire dans l'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les...) et à température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et...) 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 (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a...) 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 genre Passer a été créé par le zoologiste français Mathurin Jacques...) le matériau en moins d'une seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui...) d'un état incolore à un état opaque de couleur bleu (Bleu (de l'ancien haut-allemand « blao » = brillant) est une des trois couleurs...) 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 (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses...) Condensée de Paris (Paris est une ville française, capitale de la France et le chef-lieu de la région...) (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 (La Sorbonne est un complexe monumental du Quartier latin de Paris. Elle tire son nom du...) Université
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