En tant que personne profondément impliquée dans la science des matériaux, j’ai pu constater par moi-même comment les bons composants peuvent transformer les performances. L’une des avancées les plus intéressantes que nous avons intégrées chez SAT NANO concerne les nanoparticules de dioxyde d’étain.
Les groupes hydroxyle (-OH) peuvent présenter une acidité ou une alcalinité à la surface des oxydes métalliques sous forme de réception ou d'apport de protons. En ajustant la quantité et la distribution des groupes hydroxyle, un contrôle précis de l'acidité et de l'alcalinité de la surface peut être obtenu, affectant ainsi la voie d'activation et la sélectivité des réactions catalytiques.
Sur les sites métalliques insaturés d'oxydes métalliques ou d'oxydes semi-conducteurs (tels que Ti4+, Fe3+), les molécules d'eau s'adsorbent d'abord sous forme moléculaire, suivies d'un clivage de la liaison O-H, résultant en des groupes hydroxyles pontés ou terminaux (M-OH) et des atomes d'hydrogène de surface. La force motrice thermodynamique de ce processus provient de la forte acidité de Lewis des ions métalliques, qui rend les molécules d’eau faciles à dissocier. Les expériences et les calculs DFT indiquent que les surfaces couvertes à faible teneur en oxygène ont tendance à se dissocier et à s'adsorber, tandis que les surfaces couvertes à haute teneur en oxygène ont tendance à adsorber les molécules.
L'ingénierie des surfaces hydroxyles fait référence à la régulation ciblée du nombre, de la distribution et de l'activité chimique des groupes hydroxyles (-OH) à la surface des matériaux par des moyens physiques, chimiques ou plasmoniques, afin d'obtenir un ajustement précis des propriétés de surface. Les groupes hydroxyle sont les groupes fonctionnels polaires les plus courants qui peuvent former des liaisons hydrogène, des liaisons de coordination ou des liaisons covalentes avec l'eau, des ions métalliques, des chaînes polymères ou des biomolécules, modifiant de manière significative l'hydrophilie, l'énergie de surface, l'activité d'adsorption/catalytique et la biocompatibilité des matériaux.
En tant que chercheur possédant plus de deux décennies d’expérience en science des matériaux, j’ai pu constater par moi-même les défis liés à la synthèse de suspensions de nanoparticules d’oxydes métalliques cohérentes et de haute qualité. Le combat est réel : l’agglomération, où ces particules minuscules et puissantes se collent les unes aux autres, peut ruiner les propriétés mêmes pour lesquelles nous travaillons si dur.
Spectroscopie infrarouge : elle examine la quantité de lumière consommée. Lorsqu’une molécule absorbe la lumière d’une longueur d’onde spécifique, nous savons quels groupes fonctionnels se trouvent à l’intérieur. Spectroscopie Raman : elle examine la quantité de lumière qui a été déviée. Un faisceau laser est appliqué pour analyser dans quelle mesure la lumière réfléchie a changé, afin de déterminer la structure moléculaire.
