Des semi-conducteurs à deux visages

Des particules semi-conductrices "double-face", c'est désormais possible. Des chercheurs de l'Institut des sciences moléculaires (CNRS/Université de Bordeaux/Bordeaux INP), en collaboration avec des scientifiques de l'Institut de chimie de la matière condensée de Bordeaux (CNRS) et deux équipes thaïlandaises (VISTEC à Rayong et Kasetsart University à Bangkok) viennent de mettre au point un nouveau procédé permettant de synthétiser des particules semi-conductrices asymétriques. De tels objets bifonctionnels promettent des applications dans le domaine de la catalyse, et plus particulièrement la photolyse de l'eau. Résultats publiés dans la revue Angewandte Chemie.

Connaissez-vous les particules de Janus ? Lorsque l'on applique un champ électrique à un objet conducteur placé entre deux électrodes dans une solution – un métal par exemple -, celui-ci se polarise, et acquiert des charges opposées à ses extrémités. Il peut alors subir des réactions d'oxydo-réduction, brisant la symétrie de la particule, laissant apparaître deux faces distinctes. On obtient alors une particule de Janus, en référence au Dieu romain à deux visages. Ce processus simple basé sur un concept d'électrochimie dite "sans fil", permet de synthétiser en grande quantité ces particules de Janus. Problème: cette transformation nécessite en principe une bonne conductivité électrique des particules à modifier, raison pour laquelle, jusqu'à présent, les semi-conducteurs ne pouvaient pas être utilisés dans ce contexte. Une solution vient d'être trouvée.

En effet, les chercheurs de l'Institut des sciences moléculaires de Bordeaux ont soumis les particules semi-conductrices non seulement à un champ électrique, mais également à une irradiation UV. Le rôle de la lumière est de venir exciter les électrons du semi-conducteur, le rendant ainsi plus sensible au champ électrique. La polarisation et par conséquent la dissymétrie de la particule peut alors s'opérer. L'expérience a été menée avec comme semi-conducteur, des particules de dioxyde de titane (TiO2) couramment utilisées pour fabriquer des cellules photovoltaïques, entre autres. Résultat: baignées dans une solution de sel métallique, soumises simultanément à un champ électrique et une irradiation, les particules se transforment et une double face apparaît - un côté métallique, et un autre côté ne montrant aucune modification.

Ces nouvelles particules hybrides semi-conductrices s'intègrent dans un champ d'application très vaste, qui s'étend du domaine de la photocatalyse (traitement de l'eau, de l'air, antibactérien...) jusqu'aux produits cosmétiques.


Référence publication:
S. Tiewcharoen, C. Warakulwit, V. Lapeyre, P. Garrigue, L. Fourier, C. Elissalde, S. Buffière, P. Legros, M. Gayot, J. Limtrakul & A. Kuhn
Anisotropic Metal Deposition on TiO2 Particles by Electric Field Induced Charge Separation
Angewandte Chemie 29 juin 2017
DOI: 10.1002/ange.201704393

Contact chercheur:
Alexander Kuhn, Institut des sciences moléculaires - Bordeaux