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Des scientifiques utilisent la chimie lauréate du prix Nobel pour faire des percées dans l'énergie propre

Des scientifiques utilisent la chimie lauréate du prix Nobel pour faire des percées dans l'énergie propre

Nous aimons toujours une bonne histoire révolutionnaire d'énergie propre. Du stockage amélioré aux technologies propres alimentées par des bactéries, les scientifiques sont toujours occupés à étudier les techniques et les développements d'énergie propre.

Cependant, cette dernière percée a attiré notre attention en particulier parce qu'elle implique une chimie primée au prix Nobel.

Un mélange de métaux

En 2017, Joachim Frank, Richard Henderson et Jacques Dubochet ont reçu le prix Nobel de chimie pour avoir été le pionnier d'une technique biologique connue sous le nom de `` reconstruction de particules uniques ''. Cette technique de microscopie électronique à l'époque était utilisée pour ne révéler que les structures des virus et des protéines.

Désormais, une équipe de l'Université de Manchester, en collaboration avec des chercheurs de l'Université d'Oxford et de l'Université Macquarie, a adapté la technique, pour la première fois, pour qu'elle soit utilisée sur un mélange de métaux.

Le résultat est une chimie à l'échelle atomique dans les nanoparticules métalliques créant des matériaux qui sont des catalyseurs idéaux pour les systèmes de conversion d'énergie. Les particules produites ont une géométrie en forme d'étoile où leurs bords peuvent maintenant avoir des chimies différentes. Ces chimies peuvent ensuite être adaptées pour réduire le coût des batteries et des convertisseurs catalytiques.

Imagerie 3D réalisée

Ce que les scientifiques ont effectivement réalisé, c'est la possibilité de cartographier différents éléments, tels que des nanoparticules métalliques, à l'échelle nanométrique en 3D sans les endommager. Les nanoparticules métalliques sont les principaux composants de nombreux catalyseurs. En fait, l'efficacité de ces catalyseurs dépend fortement des structures de ces nanoparticules.

Cependant, en raison de leur structure minuscule, des microscopes électroniques sont nécessaires pour les imager correctement. Jusqu'à présent, la plupart des images étaient limitées à des projections 2D car les petites particules seraient endommagées par l'imagerie 3D.

"Nous étudions depuis un certain temps l'utilisation de la tomographie au microscope électronique pour cartographier les distributions élémentaires en trois dimensions", a déclaré le professeur Sarah Haigh, de la School of Materials de l'Université de Manchester.

«Nous faisons généralement pivoter la particule et prenons des images dans toutes les directions, comme un scanner dans un hôpital, mais ces particules étaient trop rapidement endommagées pour permettre la construction d'une image 3D. Les biologistes utilisent une approche différente pour l'imagerie 3D et nous avons décidé de explorer si cela pourrait être utilisé avec des techniques spectroscopiques pour cartographier les différents éléments à l'intérieur des nanoparticules. "

"Comme la 'reconstruction d'une seule particule', la technique fonctionne en imaginant de nombreuses particules et en supposant qu'elles sont toutes identiques dans leur structure, mais disposées à des orientations différentes par rapport au faisceau d'électrons. Les images sont ensuite introduites dans un algorithme informatique qui produit un tridimensionnel reconstruction."

Les chercheurs ont dédié leur première étude à l'étude des nanoparticules métalliques de platine-nickel (Pt-Ni) et avec raison.

<< Les nanoparticules à base de platine sont l'un des matériaux catalytiques les plus efficaces et les plus largement utilisés dans des applications telles que les piles à combustible et les batteries. Nos nouvelles connaissances sur la distribution chimique locale en 3D pourraient aider les chercheurs à concevoir de meilleurs catalyseurs à faible coût et à haut rendement », a expliqué l'auteur principal, Yi-Chi Wang, également de l'École des matériaux.

Mais leur travail n'est pas encore terminé et les chercheurs espèrent non seulement automatiser leur processus mais aussi le voir utilisé dans toutes sortes de cas d'énergie alternative.

«Nous visons à automatiser notre flux de travail de reconstruction chimique 3D à l'avenir», a ajouté l'auteur Dr. Thomas Slater.

"Nous espérons qu'il pourra fournir une méthode rapide et fiable d'imagerie des populations de nanoparticules qui est nécessaire de toute urgence pour accélérer l'optimisation de la synthèse des nanoparticules pour des applications de grande envergure, notamment la détection biomédicale, les diodes électroluminescentes et les cellules solaires."

L'étude a été publiée dans la revueNano Lettres.


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