CE09 - Nanomatériaux et nanotechnologies pour les produits du futur

Activation de N2 par des électrons tunnel : du concept de liaison à la catalyse – OVATION

Résumé de soumission

L’utilisation de petites molécules abondantes et bon marché pour développer des composés organiques à haute valeur ajoutée est un domaine de recherche très important en raison de ses impacts socio-économiques. Dans ce domaine, l’activation de la molécule de diazote, N2, est l’une des plus plus importantes en matière de retombées économiques. La réduction de l’azote en présence de dihydrogène, H2, réaction de Haber-Bosch, permet de synthétiser de l’ammoniaque, NH3, qui est le second composé chimique produit dans le monde (140 millions de tonne annuelle). Néanmoins, cette réaction nécessite de franchir la barrière thermodynamique pour rendre active N2, qui est très inerte. Malgré les très nombreux travaux de recherche qui ont permis d’optimiser ce processus depuis sa découverte, le coût énergétique de cette réaction représente environ 2% de l’énergie consommée annuellement dans le monde.
OVATION est un projet dont l’objectif ultime est de proposer un nouveau paradigme pour activer N2 et le transformer en composés à haute valeur ajoutée tel que NH3. L’idée maîtresse de ce projet s’articule autour de quatre points forts :
1) Développer de nouveaux catalyseurs performants pour la fixation de N2,
2) Déposer ses catalyseurs sur des surfaces afin de bénéficier des effets électroniques de celles-ci et pour stabiliser les intermédiaires réactionnels produits au cours de l’activation de N2,
3) Injecter des électrons tunnel dans la molécule de N2 liés aux complexes organométalliques par une pointe STM
4) Bénéficier du champ électrique intense de la jonction STM pour optimiser cette réduction
Afin d’atteindre cet objectif ambitieux, le projet OVATION regroupe deux équipes de recherche qui sont reconnues internationalement dans leur domaine d’expertise et qui collaborent ensemble depuis trois ans. L’équipe du Pr. C. Thomas de l’Institut de Recherche en Chimie de Paris développera des complexes organométalliques et celle du Pr. F. Palmino de L’institut FEMTO-ST étudiera l’activation via la pointe STM. Ce projet de recherche fortement pluridisciplinaire permettra d’étudier les réactions de catalyse radicalaire en surface, qui sont une opportunité unique pour activer des molécules inertes par des processus peu énergétique.

Coordination du projet

Christophe THOMAS (Institut de Recherche de Chimie Paris)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

FEMTO-ST INSTITUT FRANCHE-COMTE ELECTRONIQUE MECANIQUE THERMIQUE ET OPTIQUE - SCIENCES ET TECHNOLOGIES
IRCP Institut de Recherche de Chimie Paris

Aide de l'ANR 337 443 euros
Début et durée du projet scientifique : décembre 2019 - 48 Mois

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