19.10.2022 - Kanazawa University

Des chimistes découvrent des fissures dans l'amour des nanocristaux de cellulose

L'examen le plus détaillé jamais réalisé de la chimie de surface et de la structure des particules individuelles de nanocristaux de cellulose.

Des chimistes du Japon, du Canada et d'Europe ont découvert des défauts dans la structure de surface des nanocristaux de cellulose - une étape importante vers la déconstruction de la cellulose pour produire des nanomatériaux renouvelables utiles aux produits biochimiques, aux solutions énergétiques et aux biocarburants.

Les résultats, publiés dans Science Advances, constituentl'examen le plus détaillé jamais réalisé de la chimie de surface et de la structure des particules individuelles de nanocristaux de cellulose (CNC).

L'équipe, dirigée par des chercheurs de l'université de Kanazawa, a appliqué la microscopie à force atomique tridimensionnelle (3D-AFM) et des simulations de dynamique moléculaire à des fibres CNC individuelles dans l'eau. Le balayage à haute résolution a révélé de nouveaux détails sur l'agencement des chaînes de cellulose à la surface des CNC.

"Il s'agit d'une étape essentielle vers la compréhension des mécanismes de dégradation des CNC, qui est cruciale pour la conversion de la biomasse, avec un intérêt pour les nanomatériaux renouvelables et la production chimique", a déclaré le professeur Takeshi Fukuma, directeur du Nano Life Science Institute de l'université de Kanazawa.

Pour l'essentiel, la structure d'une seule fibre CNC présentait des dispositions en nid d'abeille ou en chaîne en zigzag sur les parties cristallines, entrecoupées de régions désordonnées et non cristallines à intervalles irréguliers. Les chercheurs ont découvert des défauts structurels associés aux régions non cristallines de la surface.

"C'est un excellent exemple de collaboration internationale développée au Nano Life Science Institute de l'université de Kanazawa", a déclaré le professeur Mark MacLachlan de l'université de Colombie-Britannique, titulaire de la chaire de recherche du Canada sur les matériaux supramoléculaires et coauteur de l'article. "Il est important de visualiser la surface et les défauts de ces structures naturelles afin de faire progresser leurs applications."

Les chimistes du laboratoire du professeur MacLachlan à l'UBC ont participé à la conception de l'expérience et ont synthétisé et purifié les nanocristaux de cellulose pour le projet. Les études informatiques et la modélisation ont été réalisées par une équipe finlandaise, dirigée par le professeur Adam Foster.

L'étude a également modélisé l'arrangement tridimensionnel des molécules d'eau près de la surface des CNC, ce qui pourrait offrir aux spécialistes des matériaux des indices supplémentaires sur la façon dont la surface des CNC pourrait réagir à l'adsorption moléculaire, à la diffusion et aux réactions chimiques.

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 Anglais peut être trouvé ici.

Faits, contextes, dossiers
  • cellulose
  • nanomatériaux
  • chimie interfaciale
  • science des matériaux
  • nanocristaux
  • nanocristaux de cellulose
  • structures de surface
  • microscopie à force…
  • simulations de dyna…
  • science des matériaux