Inge´nierie des de´fauts dans des carbures de me´taux de transition bidimensionnels (MXene) : de l'augmentation de la re´activite´ comme voie d'optimisation des proprie´te´s fonctionnelles. – 2Dfects

Le but du projet 2Dfects est de développer des méthodes d’irradiation (Ir) et d’implantation (Im) ioniques comme nouvelles approches d’ingénierie structurale et chimique de feuillets bidimensionnels de carbures de métaux de transition (les MXènes), en vue d’exacerber leur réactivité et modifier en profondeur leurs propriétés. Les MXènes forment une large famille de systèmes 2D dont l’éventail des propriétés physico-chimiques laisse présager un grand nombre d’applications. En plus de la chimie des feuillets, une voie de modification en profondeur de leurs propriétés consiste à jouer sur leur fonctionnalisation de surface. Notre objectif est donc ici d’accéder à de nouvelles fonctionnalisations par rapport aux méthodes chimiques classiques ou de doper les feuillets avec des éléments d’intérêt, en profitant des avantages qu’offrent l’Ir/Im tels que des possibilités de dopage avec un très grand nombre d’éléments et un contrôle fin du taux de dommage/dopage. L’impact sur les propriétés sera étudié en nous focalisant sur les propriétés optiques, électriques et de stockage de charges des MXènes. Combinées, ces propriétés ouvrent la voie vers les électrodes flexibles conductrices ou supercondensateurs transparents, des éléments clés pour les nouveaux dispositifs électroniques. Pour rationaliser le rôle des modifications induites sur les propriétés étudiées, un volet important de caractérisations physico-chimiques sera mis en œuvre, jusqu’à l’échelle atomique en vue notamment d’adapter les conditions d’Ir/Im pour des configurations de défauts ciblées. Les mécanismes d’Ir/Im étant complexes, les caractérisations expérimentales s’appuieront sur des simulations ab initio. La définition de protocoles d’Ir/Im optimisés et la compréhension des modifications physico-chimiques associées dans les feuillets 2D de MXènes permettraient d’ouvrir un champ de recherche nouveau dans la fonctionnalisation des MXènes et le développement de nouvelles propriétés fonctionnelles associées.