Les chercheurs ont découvert une face cachée de la formation de matériaux en suivant ce qui se passe lorsque des molécules spécialement conçues sont chauffées.
Les chercheurs ont découvert des étapes cachées dans la création de matériaux qui pourraient conduire à des technologies entièrement nouvelles en matière d’énergie propre et de batteries avancées. En suivant de près ce qui se passe lorsque des molécules spécialement conçues sont chauffées, l’équipe a identifié des matériaux jusqu’alors inconnus, notamment une nouvelle forme de composé prometteur d’énergie solaire.
Cette découverte remet en question une approche de longue date en chimie. Les scientifiques se concentrent généralement sur les ingrédients de départ et le matériau final produit lors du chauffage. Cette étude a plutôt examiné les phases de transition brèves et instables qui apparaissent entre les deux, révélant que ces états négligés peuvent posséder leurs propres propriétés précieuses.
Publié dansCommunications naturelles, la recherche suggère que de nombreux matériaux non découverts pourraient se cacher dans ces étapes temporaires de réactions chimiques.
Étapes cachées de la formation matérielle
Dr Sebastian Pike, Département de chimie,Université de Warwicka déclaré : « Lorsque les matériaux sont fabriqués par chauffage, les scientifiques se concentrent généralement sur le produit final, le « B » qui résulte de « A ». Mais cette étude montre qu’il existe de nombreuses étapes fascinantes entre « A » et « B », et ces étapes cachées pourraient être tout aussi importantes.
"Nous ne savions pas exactement ce que nous allions trouver, mais nous étions convaincus qu'il y aurait quelque chose d'intéressant et d'inconnu dans les phases intermédiaires. Nous étions ravis de découvrir que certains d'entre eux pourraient avoir des utilisations pratiques, même dès les premières expériences."
L’équipe a utilisé des « précurseurs de source unique » spécialement conçus, qui sont des molécules contenant déjà tous les éléments nécessaires à la production d’un matériau. En suivant l’évolution de ces molécules pendant le chauffage, les chercheurs ont identifié plusieurs phases matérielles inédites. L’un d’eux était une forme cinétiquement stabilisée récemment découverte de vanadate de bismuth (BiVO4) appelé β-BiVO4.
Une nouvelle forme de matériau à énergie propre
BiVO4est considéré comme un matériau important pour les technologies d’énergie propre en raison de sa « bande interdite » (l’énergie dont il a besoin pour absorber la lumière du soleil et provoquer des réactions chimiques). Sa bande interdite lui permet d’absorber efficacement la lumière du soleil tout en produisant suffisamment d’énergie pour diviser l’eau et générer de l’hydrogène propre.
Le β-BiVO nouvellement identifié4a un arrangement atomique différent de celui des versions connues du matériau. Les chercheurs ont découvert qu’il possède également une bande interdite beaucoup plus grande, ce qui lui permet d’interagir différemment avec la lumière. Cette propriété pourrait aider les scientifiques à affiner les matériaux utilisés dans la production de combustible solaire, la catalyse et les appareils électroniques.
Les résultats pourraient également avoir des applications au-delà de l’énergie solaire. Un autre matériau intermédiaire découvert au cours des expériences a montré une capacité élevée de stockage du lithium, suggérant une utilisation possible dans les futures technologies de batteries.
Révéler des matériaux normalement cachés lors de la synthèse
Dr Dominik Kubicki de l'École de chimie duUniversité de Birminghama déclaré : " Ce qui est passionnant, c'est que ces matériaux " intermédiaires " ne sont pas seulement des tremplins : ils peuvent avoir des propriétés utiles en eux-mêmes. En comprenant et en contrôlant leur formation, nous pouvons commencer à concevoir de meilleurs matériaux pour les batteries, la catalyse et l'énergie solaire. "
Pour détecter ces états intermédiaires normalement cachés, les chercheurs ont combiné plusieurs techniques avancées, notamment la spectroscopie RMN du solide, la diffraction des rayons X et l’analyse de la fonction de distribution de paires.
L’équipe a également découvert que le choix du précurseur, ainsi que la façon dont il se décompose lors du chauffage, peuvent fortement influencer la formation des matériaux. Cette approche a permis aux chercheurs de créer des structures difficiles à produire avec les techniques de chauffage standards.
Le Dr Pike a conclu : "Nous n'avons étudié que quelques précurseurs ici, mais ces travaux laissent entrevoir une opportunité plus large dans la science des matériaux. En contrôlant soigneusement la température, la chimie des précurseurs et les voies de réaction, il pourrait y avoir beaucoup plus de matériaux « cachés » mais extrêmement utiles à trouver. "
Référence : « Intermédiaires amorphes et découverte d'un polymorphe cinétique de BiVO4 à partir du chauffage de précurseurs à source unique V+Bi+Zn » par Alexandria E. Hands, Thomas J. Barnes, Andrea Scarperi, Benjamin M. Gallant, Emanuele Vismara, Julia Wiktor, Stephen E. Brown, David Walker, Ashok S. Menon, Javier Castells-Gil, Dominik J. Kubicki et Sebastian D. Pike, 30 avril 2026,Communications naturelles.
DOI : 10.1038/s41467-026-71702-7
Financement : Société royale
Ne manquez jamais une percée :
Suivez-nous suretGoogle Actualités.
Les chercheurs ont découvert une face cachée de la formation de matériaux en suivant ce qui se passe lorsque des molécules spécialement conçues sont chauffées.
Les chercheurs ont découvert des étapes cachées dans la création de matériaux qui pourraient conduire à des technologies entièrement nouvelles en matière d’énergie propre et de batteries avancées. En suivant de près ce qui se passe lorsque des molécules spécialement conçues sont chauffées, l’équipe a identifié des matériaux jusqu’alors inconnus, notamment une nouvelle forme de composé prometteur d’énergie solaire.
Cette découverte remet en question une approche de longue date en chimie. Les scientifiques se concentrent généralement sur les ingrédients de départ et le matériau final produit lors du chauffage. Cette étude a plutôt examiné les phases de transition brèves et instables qui apparaissent entre les deux, révélant que ces états négligés peuvent posséder leurs propres propriétés précieuses.
Publié dansCommunications naturelles, la recherche suggère que de nombreux matériaux non découverts pourraient se cacher dans ces étapes temporaires de réactions chimiques.
Étapes cachées de la formation matérielle
Dr Sebastian Pike, Département de chimie,Université de Warwicka déclaré : « Lorsque les matériaux sont fabriqués par chauffage, les scientifiques se concentrent généralement sur le produit final, le « B » qui résulte de « A ». Mais cette étude montre qu’il existe de nombreuses étapes fascinantes entre « A » et « B », et ces étapes cachées pourraient être tout aussi importantes.
"Nous ne savions pas exactement ce que nous allions trouver, mais nous étions convaincus qu'il y aurait quelque chose d'intéressant et d'inconnu dans les phases intermédiaires. Nous étions ravis de découvrir que certains d'entre eux pourraient avoir des utilisations pratiques, même dès les premières expériences."
L’équipe a utilisé des « précurseurs de source unique » spécialement conçus, qui sont des molécules contenant déjà tous les éléments nécessaires à la production d’un matériau. En suivant l’évolution de ces molécules pendant le chauffage, les chercheurs ont identifié plusieurs phases matérielles inédites. L’un d’eux était une forme cinétiquement stabilisée récemment découverte de vanadate de bismuth (BiVO4) appelé β-BiVO4.
Une nouvelle forme de matériau à énergie propre
BiVO4est considéré comme un matériau important pour les technologies d’énergie propre en raison de sa « bande interdite » (l’énergie dont il a besoin pour absorber la lumière du soleil et provoquer des réactions chimiques). Sa bande interdite lui permet d’absorber efficacement la lumière du soleil tout en produisant suffisamment d’énergie pour diviser l’eau et générer de l’hydrogène propre.
Le β-BiVO nouvellement identifié4a un arrangement atomique différent de celui des versions connues du matériau. Les chercheurs ont découvert qu’il possède également une bande interdite beaucoup plus grande, ce qui lui permet d’interagir différemment avec la lumière. Cette propriété pourrait aider les scientifiques à affiner les matériaux utilisés dans la production de combustible solaire, la catalyse et les appareils électroniques.
Les résultats pourraient également avoir des applications au-delà de l’énergie solaire. Un autre matériau intermédiaire découvert au cours des expériences a montré une capacité élevée de stockage du lithium, suggérant une utilisation possible dans les futures technologies de batteries.
Révéler des matériaux normalement cachés lors de la synthèse
Dr Dominik Kubicki de l'École de chimie duUniversité de Birminghama déclaré : " Ce qui est passionnant, c'est que ces matériaux " intermédiaires " ne sont pas seulement des tremplins : ils peuvent avoir des propriétés utiles en eux-mêmes. En comprenant et en contrôlant leur formation, nous pouvons commencer à concevoir de meilleurs matériaux pour les batteries, la catalyse et l'énergie solaire. "
Pour détecter ces états intermédiaires normalement cachés, les chercheurs ont combiné plusieurs techniques avancées, notamment la spectroscopie RMN du solide, la diffraction des rayons X et l’analyse de la fonction de distribution de paires.
L’équipe a également découvert que le choix du précurseur, ainsi que la façon dont il se décompose lors du chauffage, peuvent fortement influencer la formation des matériaux. Cette approche a permis aux chercheurs de créer des structures difficiles à produire avec les techniques de chauffage standards.
Le Dr Pike a conclu : "Nous n'avons étudié que quelques précurseurs ici, mais ces travaux laissent entrevoir une opportunité plus large dans la science des matériaux. En contrôlant soigneusement la température, la chimie des précurseurs et les voies de réaction, il pourrait y avoir beaucoup plus de matériaux « cachés » mais extrêmement utiles à trouver. "
Référence : « Intermédiaires amorphes et découverte d'un polymorphe cinétique de BiVO4 à partir du chauffage de précurseurs à source unique V+Bi+Zn » par Alexandria E. Hands, Thomas J. Barnes, Andrea Scarperi, Benjamin M. Gallant, Emanuele Vismara, Julia Wiktor, Stephen E. Brown, David Walker, Ashok S. Menon, Javier Castells-Gil, Dominik J. Kubicki et Sebastian D. Pike, 30 avril 2026,Communications naturelles.
DOI : 10.1038/s41467-026-71702-7
Financement : Société royale
Ne manquez jamais une percée :
Suivez-nous suretGoogle Actualités.
