Un effet mémoire de forme à l’échelle nanométrique
Habituellement, la capacité de récupération de la forme des alliages à mémoire de forme disparaît en dessous d’une cinquantaine de nanomètres. Des chercheurs de l’ETH Zurich ont contourné cette limite en développant des architectures torsadées autoportantes d’oxydes nanométriques. Ils ont utilisé deux oxydes ferroïques dont les paramètres de maille diffèrent légèrement : le titanate de barym (BaTiO3) et la ferrite de cobalt (CoFe2O4). Ils ont déposé des films minces bicouches de ces deux oxydes sur un substrat d’oxyde de magnésium. Puis ils ont découpé les films en bandes linéaires avant de les libérer du substrat. Sous la contrainte interfaciale due à la différence de paramètres de maille entre les deux oxydes, le film s’est enroulé autour d’un axe formant une architecture torsadée. Soumise à une force de traction mécanique, cette structure s'est étirée et déformée de manière permanente. Par la suite, lorsque les chercheurs ont dirigé un faisceau d'électrons sur la structure déformée, celle-ci a repris sa forme initiale : l'énergie électrique a déclenché un effet de mémoire de forme. L'épaisseur de la couche d'environ vingt nanomètres est la plus petite taille d'échantillon sur laquelle un tel effet n’ait jamais été observé.
D. Kim et al, Shape-memory effect in twisted ferroic nanocomposites, nature communications (2023), doi.org/10.1038/s41467-023-36274-w
Miser sur des nano-îlots d’aluminium comme alternative aux pigments
La couleur structurelle des animaux résulte souvent de la combinaison de la diffraction et de la diffusion des couches externes de la peau et de l'absorption moléculaire de la couleur complémentaire par les pigments intrinsèques de la peau. Pour reproduire cela, des chercheurs de l’Université de Floride centrale ont imaginé l’architecture suivante : une monocouche très dense de nano-îlots d'aluminium auto-assemblés sur une fine pellicule d'oxyde d'aluminium qui les sépare d’un miroir arrière en aluminium. Dans cette configuration, les nano-îlots d'aluminium absorbent de manière résonnante des longueurs d'onde spécifiques, tandis que le miroir arrière réfléchit fortement les longueurs d'onde non résonnantes, ce qui permet d'obtenir des couleurs vives à partir de matériaux incolores. Cette nouvelle peinture, alternative écologique aux colorants à base de pigments, présente plusieurs avantages : elle n’utilise que des métaux et des oxydes respectueux de l’environnement, elle affiche une faible densité de surface (0.4 g/m²) et elle reflète l’ensemble du spectre infrarouge absorbant ainsi moins de chaleur.
P. Cencillo-Abad et al, Ultralight plasmonic structural color paint, Science Advances (2023), doi/10.1126/sciadv.adf7207
Des polymères biosourcés pour stocker l’énergie électrique intermittente
Des condensateurs affichant une bonne isolation électrique et un champ de rupture élevé peuvent être fabriqués à partir de polymères organiques biosourcés. C’est ce que viennent de prouver des scientifiques du Laboratoire de chimie des polymères organiques (CNRS/Université de Bordeaux/INP Bordeaux) en synthétisant du poly(hydroxy uréthane) (PHU) à l’état vitreux à partir de réactifs biosourcés. Le polymère obtenu possède de nombreux groupements hydroxyles et carbamates à l’origine de ses bonnes performances de stockage. Les PHU biosourcés représentent une voie très prometteuse pour le stockage vert et durable de l'énergie.
F. Le Goupil et al, Bio-Based Poly(hydroxy urethane)s for Efficient Organic High-Power Energy Storage, Journal of the American Chemical Society (2023), doi.org/10.1021/jacs.2c12090
Un procédé hydrothermal pour recycler du plastique en nanoparticules d’intérêt
Des chercheurs de l’Université de New York Abu Dhabi aux Emirats arabes unis ont mis au point un traitement hydrothermal en une seule étape pour convertir les sacs en plastique à base de polyéthylène et les masques chirurgicaux à base de polypropylène en nanoparticules d’intérêt. Efficace sur des plastiques contaminés par des déchets organiques, leur procédé est basé sur une dégradation par oxydation des polymères. Il conduit à la formation de carbon dots, des nanoparticules quasi sphériques dont la surface est couverte de groupes hydroxyles et carboxyles et qui présentent des propriétés physico-chimiques intéressantes telles qu’une bonne stabilité chimique, une solubilité en milieu aqueux, une résistance au photoblanchiment et une faible toxicité. Les carbon dots affichent également une photoluminescence intrinsèque pouvant être mise à profit pour des applications en optoélectronique, en catalyse, en chimique analytique ou en médecine. Les nanoparticules obtenues émettent dans le bleu mais les scientifiques travaillent d’ores et déjà à l’optimisation des conditions de réaction pour obtenir des carbon dots émettant dans le rouge et le vert.
M. Abdelhameed et al, High-yield, one-pot upcycling of polyethylene and polypropylene waste into blue-emissive carbon dots, Green Chemistry (2023), doi.org/10.1039/D2GC04177D
Des matériaux de recouvrement sans plomb pour les cellules solaires à pérovskite
Des scientifiques de Singapour ont imaginé un procédé de fabrication des cellules solaires à pérovskite limitant l’utilisation de plomb. Habituellement, la couche de recouvrement de ces cellules est synthétisée par une réaction entre les ions de plomb présents dans la couche de pérovskite et un précurseur chimique déposé à la surface pour former un composé chimique à base de plomb. Aussi lorsque les cellules photovoltaïques s’abiment, elles relarguent du plomb dans l’environnement. Les chercheurs singapouriens ont mis au point une méthode alternative indépendante de la chimie de la couche de pérovskite. Ils ont dissous des sels d'halogénures métalliques et de l'iodure de phénéthylammonium, habituellement appliqué aux pérovskites pour améliorer les performances, dans de l’acétonitrile. Puis ils ont déposé une couche de cette solution sur une couche de pérovskite, ensuite chauffée à 100°C pour lier la couche de recouvrement. Ils ont identifié un composé à base de zinc synthétisé à l'aide de cette méthode comme le matériau de recouvrement le plus efficace. Il permet de fabriquer des cellules photovoltaïques capables de convertir 24,1 % de la lumière captée en électricité.
S. Ye et al, Expanding the low-dimensional interface engineering toolbox for efficient perovskite solar cells, nature energy (2023), doi.org/10.1038/s41560-023-01204-z
