Chimie selon le type de ragoût
Peut-il être aussi simple de combiner des substances très différentes dans une "synthèse en pot unique" pour former une nouvelle classe de matériaux ?
Des chimistes de l'université de Constance expliquent comment ils ont rendu possible une réaction très inhabituelle.
Un vieux rêve de l'humanité est de réunir le meilleur de deux mondes : réunir les avantages de deux choses opposées sans avoir à en accepter les inconvénients. Ce vieux rêve est aussi celui de la chimie : quel bien cela ferait-il de combiner les propriétés des substances organiques et inorganiques ?
Les substances organiques sont synonymes de grande diversité fonctionnelle, tandis que les substances inorganiques sont très stables. Le fait que les chimistes souhaitent les réunir sous forme de matériaux hybrides n'est pas nouveau. Le seul problème est que les substances organiques et inorganiques nécessitent des conditions de réaction très différentes. On ne peut pas simplement les mettre dans une casserole et les remuer deux fois. Et si c'était le cas ? Le groupe de travail du professeur Miriam Unterlass de l'université de Constance a mis au point un procédé qui permet précisément de réaliser cela : une "synthèse en un seul pot", comme les chimistes appellent ce procédé, ou plutôt une "synthèse en un seul pot".
"Synthèse à pot unique" signifie exactement ce que l'on imagine sous ce nom : Les réactifs très différents ne sont pas traités séparément, mais sont tous réunis dans un récipient commun. Il est très important que les réactions des différentes classes de substances aient lieu au même moment et de manière synergique. Mais pour que cela fonctionne, il faut trouver le bon équilibre entre les conditions de réaction très différentes. C'est très délicat et demande beaucoup de travail en laboratoire, mais comme le montrent les chimistes de Constance, cela peut être très simple avec la "bonne recette".
Le bon point de cuisson
"La beauté de notre approche réside dans sa simplicité", souligne Frank Sailer, qui a largement contribué à développer la synthèse à un seul pot dans sa thèse de doctorat. "Comme pour un ragoût, il faut trouver le bon point de cuisson, de sorte que les lentilles ne soient pas encore décomposées, mais que les pommes de terre soient déjà bien cuites". Appliqué aux réactions chimiques, cela signifie : Il faut trouver le bon équilibre entre la pression, la température et le temps. Et bien sûr les bons ingrédients.
"Nous n'avons pas besoin de catalyseurs ou de solvants toxiques", déclare Sailer en citant les avantages du procédé - il est donc durable et respectueux de l'environnement. Le seul solvant utilisé est l'isopropanol pur (le principal composant des désinfectants), qui est inoffensif et disponible en grandes quantités. Les principaux ingrédients de cette nouvelle classe de matériaux sont des molécules de colorant spéciales, appelées pigments, et du dioxyde de titane en couches.
Si c'est si simple, pourquoi ce procédé de réaction n'a-t-il pas été découvert depuis longtemps ? "Parce que l'idée est très inhabituelle. Les composants organiques ne sont normalement pas synthétisés dans de telles conditions", explique Sailer. Découvrir de telles voies de réaction est l'un des objectifs déclarés du groupe de travail de Miriam Unterlass : il étudie comment les procédés de synthèse chimique peuvent être optimisés en choisissant les bonnes conditions-cadres et conduire à des résultats meilleurs et plus durables. "Nous fabriquons de meilleurs matériaux de manière plus rapide et plus écologique", décrit Miriam Unterlass.
Le meilleur des deux mondes ?
Est-ce donc le meilleur des deux mondes qui est sorti de la synthèse en pot unique ? En fait, c'est bien plus que cela. "Nous ne voulons pas seulement une somme de propriétés, mais une interaction synergique", précise Frank Sailer, "de nouvelles propriétés que les deux matériaux de départ ne présentent pas". La nouvelle classe de matériaux que Sailer et ses collègues ont mise au point est quasiment prédestinée aux batteries en raison de sa structure en couches. Le nom de cette nouvelle classe de matériaux : Pigmente@TiO2.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Allemand peut être trouvé ici.
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