Le bleu de Prusse sort de son moule cubique après 300 ans
Annonces
Pour la première fois depuis plus de trois siècles, le bleu de Prusse, longtemps confiné dans sa forme cubique rigide, a été transformé en une structure octaédrique. Une équipe de recherche dirigée par le professeur Changshin Jo (département d'ingénierie des batteries et département d'ingénierie chimique, POSTECH), le professeur Sangmin Lee (département d'ingénierie chimique, POSTECH) et le candidat au doctorat Seunghye Jang (département d'ingénierie des batteries, POSTECH) a réussi à synthétiser cette nouvelle morphologie en remplaçant l'eau par un solvant spécialisé, le glycérol, au cours du processus de croissance des cristaux. Leurs résultats ont été publiés en ligne dans Advanced Functional Materials, une revue internationale consacrée à la recherche sur les matériaux et l'énergie.
Illustration schématique du mécanisme de formation des particules de bleu de Prusse octaédrique à base de glycérol
POSTECH
Découvert accidentellement vers les années 1700, le bleu de Prusse possède une structure tridimensionnelle creuse qui permet aux ions d'y entrer et d'en sortir facilement. Ces propriétés uniques ont permis son utilisation dans divers domaines, des électrodes de batteries sodium-ion à l'élimination du césium radioactif, en passant par la catalyse et la dépollution de l'environnement.
Cependant, jusqu'à présent, sa morphologie était limitée. Lorsqu'il est synthétisé dans l'eau, la réaction se produit trop rapidement, ce qui rend difficile le contrôle de la croissance des particules et ne produit que des particules cubiques. Cette contrainte a empêché les scientifiques d'explorer les propriétés dépendant de la forme ou de découvrir de nouvelles applications.
Les chercheurs de POSTECH ont trouvé la solution dans le solvant. En utilisant du glycérol visqueux au lieu de l'eau, ils ont pu ralentir la croissance des cristaux. Dans ce milieu glycérique, de petites particules cubiques se sont d'abord nucléées, puis se sont dissoutes et recristallisées à plusieurs reprises, s'auto-assemblant en structures octaèdres. En effet, ces minuscules cubes se sont empilés et transformés en structures à huit faces semblables à des pierres précieuses.
Testé comme matériau d'électrode dans des condensateurs hybrides sodium-ion, le bleu de Prusse octaédrique a démontré des avantages remarquables. Sa surface plus importante a permis d'améliorer la réactivité électrochimique, tandis que le test de cycle de charge-décharge à long terme a confirmé la stabilité des performances. Le simple fait de modifier la forme du cristal a permis d'améliorer considérablement les performances. Carsten Korte du Forschungszentrum Jülich (Allemagne), qui a contribué à l'analyse structurelle.
Cette étude est la première à démontrer que des solvants spécifiques peuvent contrôler à la fois le taux de croissance et l'orientation des cristaux de bleu de Prusse. Outre le glycérol, l'équipe prévoit que d'autres solvants organiques pourraient permettre de concevoir des morphologies cristallines sans précédent.
Le professeur Jo a déclaré : "L'importance de cette recherche réside non seulement dans la création réussie d'une nouvelle morphologie de bleu de Prusse, mais aussi dans l'établissement des principes fondamentaux qui nous permettent d'observer et de contrôler son processus de croissance. Avec la capacité de concevoir diverses morphologies, nous prévoyons une expansion substantielle des applications, allant des systèmes de stockage d'énergie avancés aux technologies de purification de l'environnement".
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.
Publication originale
Autres actualités du département science
