— Phawat / Shutterstock.com

Si de nombreuses réactions chimiques clefs impliquent actuellement l’utilisation de métaux rares et coûteux comme catalyseurs, cela pourrait bientôt changer grâce à la plateforme ultra-prometteuse développée par des chercheurs américains.

Des métaux « caméléons »

Le platine, le palladium, le rhodium et d’autres métaux sont les principaux moteurs des réactions utilisées pour fabriquer des matériaux et des produits chimiques dans de nombreuses industries. Cependant, leur relative rareté fait grimper le coût des équipements, des procédés de fabrication et, évidemment, des produits finaux.

Dans le cadre de travaux publiés dans la revue JACS Au, des chercheurs de l’université du Minnesota ont découvert qu’en ajoutant ou en retirant des électrons, des matériaux courants et bon marché (comme l’aluminium) pouvaient être modifiés afin de présenter certaines des propriétés de surface utiles des métaux catalytiques nettement plus onéreux.

« Notre condenseur catalytique permet de régler le nombre d’électrons à la surface du catalyseur », explique Paul Dauenhauer, auteur principal de l’étude. « Cela ouvre une toute nouvelle possibilité de contrôler la chimie et de faire en sorte que des matériaux abondants se comportent comme des matériaux précieux. »

— © Dauenhauer Group / University of Minnesota

La plateforme se compose d’une série de minces films empilés. Constituée d’alumine (ou oxyde d’aluminium), la couche supérieure mesure 4 nanomètres d’épaisseur. Cette dernière repose sur une couche de graphène, sous laquelle on trouve respectivement un isolant et un conducteur. Lorsqu’une tension est appliquée aux couches de graphène et de conducteur, une charge est induite dans l’alumine, ce qui modifie ses propriétés de surface, lui permettant d’agir comme un catalyseur.

Un vaste éventail d’applications

Selon l’équipe, des variantes du catalyseur pourraient être obtenues en ajustant la tension appliquée, la composition de la couche isolante ou en incluant différents additifs dans la couche active, ouvrant la voie à leur utilisation dans toute une série d’industries, pour assurer différentes réactions selon les besoins.

« Une telle plate-forme technologique possède un très large éventail d’applications », souligne Dan Frisbie, co-auteur de l’étude. « Elle peut être aisément adaptée pour obtenir un nombre faramineux de réactions chimiques. »

Il y a quelques mois, des scientifiques texans avaient de leur côté dévoilé une approche permettant d’extraire les précieuses terres rares des déchets de combustion du charbon.

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