De nouvelles techniques pour personnaliser les nanomatériaux
Grâce à leur toute petite taille, les matériaux nanostructurés sont les éléments de construction clés pour la fabrication d'appareils complexes dotés des fonctions souhaitées. Manipulés physiquement et chimiquement, ils présentent d'importantes applications dans différents domaines, dont l'électronique et l'énergie. Au lieu de solutions aqueuses, une équipe de chercheurs internationaux a utilisé des sels fondus à température ambiante et des liquides ioniques pour fonctionnaliser les nanomatériaux dans le cadre du NANEL (nanomatériaux fonctionnels ordonnés par des voies électrochimiques dans les électrolytes non aqueux). En utilisant des solutions non-aqueuses, de nombreux avantages ont émergé pour certains matériaux, dont des matériaux qui ne sont pas stables dans l'eau ou ne peuvent pas être déposés par électrolyse en raison du champ d'action d'électrolyse relativement limité. L'équipe de recherche a réussi à développer des oxydes anodiques poreux fonctionnels, dont l'alumine et le titane. Pour y arriver, les chercheurs ont analysé dans le détail comment former des modèles nano-poreux hautement ordonnés et ont étudié les mécanismes d'électro-dépôt des électrolytes non aqueux. Dans une première démonstration, ils ont déposé des ions liquides ioniques sur un modèle d'alumine poreux cultivé sur un substrat d'aluminium sans entièrement enlever la couche barrière. Une activité importante était la modélisation et la simulation de la nucléation électrochimique et le développement de différentes nanostructures. Un nouveau modèle basé sur le transport multi-ions et les réactions a permis de décrire les phénomènes qui se produisent pendant le dépôt d'ions. Grâce à un traitement approprié à des températures proches de leur point de fusion, les nanofils métalliques sont des précurseurs du développement de nanofils semi-conducteurs. Dès lors, le comportement de fusion des structures métalliques dans les modèles d'oxyde est un paramètre clé du processus de conversion suivant. Pour cette raison, les chercheurs ont exploré l'effet de la tension mécanique générée pendant le chauffage au point de fusion des nanofils de métal déposés sur les pores d'alumine. Selon leurs recherches, une tension de compression locale extrêmement élevée apparaît en raison des différences du coefficient thermique du modèle d'oxyde et des nanofils dans les pores. Une autre réalisation concrète était la synthèse des nanoparticules d'oxyde magnétique et les composés de sulfure mixtes pour les capteurs et les piles solaires, respectivement. Outre les publications dans 16 magazines professionnels, les résultats du projet ont été présentés lors de nombreuses conférences internationales. De plus, un atelier conjoint a été organisé pour diffuser les activités des chercheurs, renforçant ainsi la mise en réseau entre chercheurs.
Mots‑clés
Nanomatériaux, nanomatériaux fonctionnels, électrochimique, aqueux, électrolytes