(PhysOrg.com) -- Les processus d'auto-organisation impliquant des blocs de construction chimiques sont à la base de nombreux processus biologiques et sont de plus en plus intéressants dans le domaine de la synthèse des matériaux, par exemple dans la production de nanocomposites hautement ordonnés ou de matériaux à haute porosité avec des propriétés spéciales.
Dans la revue Angewandte Chemie , Bruno Alonso et Emmanuel Belamie de l'Institut Charles Gerhardt de Montpellier (France) ont présenté un roman, approche très polyvalente de la synthèse à grande échelle d'une nouvelle famille de nanocomposites bioorganiques-inorganiques - avec un degré de contrôle auparavant inaccessible sur la composition et la structure des matériaux produits.
Les nanocomposites sont des matériaux solides constitués de différentes substances, dont l'un est sous forme de nanoparticules. Les propriétés des composites diffèrent considérablement de celles des composants individuels purs. Les nanocomposites peuvent également servir de « moules » pour la production de substances poreuses. Ceux-ci ont une application potentielle dans les domaines du stockage de gaz, catalyse, ou séparation des matériaux.
Pour leur synthèse, les chercheurs ont choisi d'utiliser un procédé sol-gel, une technique populaire pour la production de structures de réseau inorganiques. Dans la première étape, ils devaient générer un sol :une suspension de particules nanoscopiques finement divisées dans un solvant. Leur défi était d'obtenir la co-suspension des deux composants différents, des précurseurs de dioxyde de silicium (oligomères de siloxane) et des nanotiges de chitine provenant de carapaces de crevettes (une ressource renouvelable). Cependant, ces deux composants nécessitent des conditions différentes pour rester dans des suspensions stables sans précipitation incontrôlée. Les chercheurs ont produit une suspension d'alcool en remplaçant lentement l'eau par de l'éthanol. Grâce à une élimination lente du solvant, un gel se forme. Les gels sont des substances gélatineuses; ils contiennent solide mais lâche, réticulé, structures polymères tridimensionnelles.
Le sol peut être « versé » dans un moule souhaité et séché ou il peut être séché par pulvérisation en particules sphériques. Ce processus aboutit à un nanocomposite constitué de tiges de chitine entièrement intégrées dans une matrice de dioxyde de silicium. Le mécanisme par lequel cela se produit est basé sur une agrégation auto-organisée des molécules de chitine et de faibles forces d'attraction entre la chitine et les oligomères de siloxane.
La stabilité des suspensions alcooliques ouvre un large éventail de possibilités pour la production de matériaux avec des rapports volumiques contrôlables, aménagements spatiaux, et morphologies. Si un champ magnétique est appliqué pendant la préparation du matériau, les tiges de chitine s'alignent en parallèle. Si le nanocomposite est chauffé, les tiges de chitine peuvent être brûlées pour laisser des cavités. Cela forme un matériau très poreux aux propriétés intéressantes.
