CE09 - Nanomatériaux et nanotechnologies pour les produits du futur

Confinement et photocatalyse dans des nanotubes polarisés – C3PO

Résumé de soumission

Avec la montée des nanosciences, les nanotubes ont été reconnus comme une plate-forme modèle pour la recherche fondamentale sur le confinement. Ces nanostructures sont également considérées comme des « briques élémentaires » essentielles, et qui pourraient surpasser les technologies utilisées actuellement en nanofluidique, pour le tri moléculaire ou le stockage d’énergie. Entre-temps, le concept de photo-catalyse assistée par nanoconfinement a commencé à retenir l'attention avec le développement de nanostructures photo-actives et à polarisation permanente. Cependant, l'utilisation de nanotubes polarisés afin de coupler confinement et photo-catalyse reste encore à explorer. Ce concept ambitieux nécessite de contrôler à l’échelle nanométrique les interactions avec l'interface, un contrôle qui n'a jamais été réalisé jusqu'à présent.
Dans ce contexte, les nanotubes d’alumino-silicate et d’alumino-germanate, de type imogolite (NTI) apparaissent comme des candidats idéals pour trois raisons :
(i) la synthèse de NTI produit des échantillons monodisperses en diamètre tout en contrôlant à la fois la taille des pores (de 1 à 3 nm) et les propriétés des interfaces (hydrophile ou hydrophobe) par substitution atomique
(ii) le mode de croissance des NTIs par fixation orientée pendant le stade de vieillissement offre un chemin unique pour contrôler au niveau de l'angström la morphologie du nanotube final
(iii) les nanotubes présentent une polarisation permanente de la paroi du tube et une séparation dans l’espace réel des bandes de valence et de conduction, qui pourrait être efficace pour une amélioration des activités photo-catalytiques

Le projet C3PO est un projet Jeune Chercheur (JCJC) qui a pour objectif ambitieux d'ouvrir de nouvelles voies afin de développer des nanotubes à diamètre contrôlé avec des parois amphotères et polarisées pour des applications de photo-catalyse assistée par confinement. La première tâche sera l'exploration de nouvelles voies de synthèse pour produire des structures innovantes avec des interfaces nanostructurées. La formation de nanotubes hybrides sera optimisée en suivant in situ leurs mécanismes de croissance. La seconde tâche étudiera les propriétés de confinement et l'exploitation de la polarisation des parois pour la photocatalyse. Les résultats de ce projet devraient également influencer stimuler le domaine émergent du confinement dans des nanocanaux uniques, où les propriétés des molécules s'écartent fortement de ce que les approches des milieux continus prédisent.
Ce projet JCJC constitue une base importante pour les futurs développements dans le domaine des nanomatériaux et des nanotechnologies. Bien que ce projet en amont de tout développement ne vise pas une application en particulier, les bénéfices attendus lors de sa réalisation devraient avoir un impact sur plusieurs enjeux actuels pour les développements technologiques futurs:
- Concevoir des nanostructures hybrides innovantes avec des interfaces hybrides de manière prédictive
- Contrôler à l'échelle nanométrique les interactions avec l'interface lors du confinement
- Explorer pour la première fois le concept de photocatalyse assistée par confinement dans des objets nanoporeux polarisés

Coordination du projet

Erwan Paineau (Laboratoire de Physique des Solides)

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

CNRS - LPS Laboratoire de Physique des Solides

Aide de l'ANR 255 789 euros
Début et durée du projet scientifique : décembre 2018 - 36 Mois

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