Une équipe de recherche multidisciplinaire de l'Universitat Jaume I (UJI) en collaboration avec le Center for Development of Functional Materials (CDMF) du Brésil a montré pour la première fois la synthèse efficace du tungstate de bismuth (Bi 2 WO 6 ) par une méthode hydrothermale assistée par micro-ondes et son irradiation laser femtoseconde subséquente, qui est responsable de la cristallisation totale de Bi 2 WO 6 .

Le tungstate de bismuth est un semi-conducteur important avec différentes morphologies, ce qui permet différentes applications technologiques. Le but de la recherche a été d'obtenir un Bi cristallin 2 WO 6 à la morphologie très définie et aux propriétés adaptées, être utilisé comme photocatalyseur dans la dégradation de composés nocifs pour la santé.

Le travail a été réalisé par Juan Andrés, chef du Laboratoire de chimie théorique et computationnelle; Gladys Mínguez-Vega et C. Doñate-Buendía de l'Institut des nouvelles technologies d'imagerie (INIT) de l'UJI, Professeur Elson Longo, directeur du CDMF, et Ivo M. Pinatti et Amanda F. Gouveia du même centre. Il a été publié dans la revue Rapports scientifiques , intitulé "Organisation structurelle et cristallinité induites par l'irradiation laser femtoseconde de Bi 2 WO 6 ."

Les recherches qui ont donné lieu à cette publication ont été menées lors d'un séjour du Dr Ivo Pinatti du CDMF au Laboratoire de chimie théorique et computationnelle de l'UJI. Différentes techniques de caractérisation expérimentale ont été utilisées pour élucider, au niveau atomique, l'ordre structurel et électronique en bref, moyenne et longue distance de ce semi-conducteur. Ces résultats coïncidaient avec les prédictions dérivées des calculs mécano-quantiques, en utilisant des méthodes et des techniques de chimie théorique et computationnelle. D'autre part, les résultats théoriques ont permis de concevoir et de diriger la synthèse pour obtenir Bi 2 WO 6 avec une morphologie spécifique et avec des propriétés adéquates pour être ensuite utilisé dans une application technologique ou industrielle.

La maîtrise de l'organisation structurelle et de la cristallinité des semi-conducteurs est essentielle pour améliorer leurs performances dans les applications technologiques. La méthode hydrothermale, assisté par micro-ondes, est la procédure la plus rapide et la moins chère pour pouvoir manipuler et obtenir des matériaux de morphologies différentes. Par ailleurs, c'est une méthode de synthèse verte, respectueux de l'environnement et très efficace pour développer de nouveaux matériaux et optimiser leurs propriétés. La recherche montre que, malgré le fait que le matériau synthétisé soit pur, sans contaminants ni phases indésirables, il avait peu de cristallinité. L'irradiation ultérieure du matériau avec le laser femtoseconde a permis la cristallisation complète de ce semi-conducteur.

Le présent travail est un autre exemple de l'originalité des projets de R&D&i développés à partir du Laboratoire de Chimie Théorique et Computationnelle de l'UJI, qui repose sur la combinaison de la théorie et de la simulation avec l'expérimentation. Cette stratégie a permis de trouver et de concevoir des relations structure-activité et d'obtenir des propriétés physiques et chimiques de matériaux innovants pour des applications technologiques spécifiques. Dans ce cas, le potentiel du Bi synthétisé 2 WO 6 comme catalyseur pour l'obtention d'hydrogène, pour la dégradation de colorants ou de médicaments, et comme bactéricide, fongicide et antiviral est à l'étude.

Depuis plus de quinze ans, et grâce à la collaboration entre le Laboratoire de chimie théorique et computationnelle de l'UJI et le CDMF au Brésil, il a été possible de synthétiser des nanomatériaux qui sont utilisés comme catalyseurs avancés et agents biologiques, ainsi que pour développer et optimiser les procédés de fabrication.

D'autre part, de nouveaux matériaux ont été obtenus et leurs propriétés modulées pour des applications technologiques, tels que les capteurs de gaz, photocatalyseurs, et des matériaux contenant des nanoparticules d'argent, synthétisé par irradiation électronique ou laser, aux propriétés bactéricides et antifongiques très puissantes. De plus, 14 brevets ont été obtenus et différentes entreprises technologiques (spin-offs et start-ups) ont été créées.

La consolidation de ce profil pluri et interdisciplinaire, ainsi que la qualité des résultats obtenus à la pointe de la connaissance, est un pas en avant dans la science fondamentale et orientée, et a réussi à positionner le Laboratoire de chimie théorique et computationnelle de l'UJI comme une référence internationale dans le développement et la mise en œuvre de nouvelles technologies dans les matériaux avancés et les nanotechnologies. Son directeur, Professeur Juan Andrés, a implanté un nouveau domaine de R&D&i dans un vaste cadre d'action dans lequel la chimie, la physique, mécanique quantique, science des matériaux et des surfaces, la catalyse et la nanotechnologie convergent.