Dans la recherche sur les matériaux, le résultat final n'est parfois que la partie visible de l'expérience. Une équipe de scientifiques vient justement de découvrir plusieurs structures restées jusque là cachées au cours d'une réaction chimique. Leurs travaux ont été publiés dans la revue Nature Communications et pour observer ces transformations, les chercheurs ont combiné plusieurs techniques de pointe.
La résonance magnétique nucléaire à l'état solide permet notamment d'étudier l'environnement des atomes dans un matériau. La diffraction des rayons X révèle, elles,
leur organisation dans l'espace. En croisant ces résultats avec une analyse détaillée de la structure atomique, l'équipe a pu identifier des phases intermédiaires que les méthodes habituelles n'avaient jamais détectées. Les scientifiques se sont intéressés à des molécules appelées précurseurs à la source unique. Ces composés renferment dès le départ tous les éléments chimiques nécessaires à la fabrication d'un matériau. Lorsqu'on les chauffe, leurs atomes se réorganisent progressivement jusqu'à former le produit recherché.
Habituellement, les chercheurs analysent surtout le matériau obtenu à la fin. Cette fois, ils ont suivi la réaction étape par étape, une approche qui leur a permis de repérer plusieurs structures stables apparaissant temporairement entre le composé initial et le produit final. Parmi elles figure une quatrième forme d'un matériau déjà étudié pour sa capacité à absorber la lumière solaire, le vanadate de bismuth ou Bivo4 pour l'acronyme. Ce composé est notamment utilisé pour faciliter la production d'hydrogène à partir de l'eau grâce à l'énergie lumineuse. La nouvelle phase du Bivo4 possède une organisation atomique particulière et interagit différemment avec la lumière. Elle pourrait donc améliorer les matériaux employés pour produire des carburants solaires. En tout cas, tout ce que je viens de vous dire, c'est ce qu'ont détaillé les chercheurs.
Une autre phase intermédiaire découverte présente de son côté une forte capacité de stockage du lithium. Elle ouvre ainsi des pistes pour concevoir de meilleures
batteries destinées aux véhicules électriques ou au stockage de l'électricité renouvelable. L'étude montre surtout que la température, la vitesse de chauffage et le déroulement de la réaction peuvent devenir de véritables outils de conception. Il ne s'agit plus simplement de fabriquer un produit final mais d'explorer tout le parcours chimique pour découvrir des matériaux cachés potentiellement utiles à la transition énergétique.
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