Une image au microscope électronique à balayage du côté d'un empilement de nanofeuillets. L'encart est une image au microscope optique d'une seule nanofeuille exfoliée, pour montrer qu'il est optiquement transparent. Image :groupe Robinson
(Phys.org) -- Les scientifiques des matériaux de Cornell ont développé un manière écologique de synthétiser des feuilles de cristal d'oxyde, quelques nanomètres d'épaisseur, qui ont des propriétés utiles pour l'électronique et les applications d'énergie alternative.
L'oeuvre, dirigé par Richard Robinson, professeur assistant en science et ingénierie des matériaux, fait la couverture du 7 avril Journal de la chimie des matériaux (Vol. 22, n° 13).
La longueur millimétrique, Des cristaux d'oxyde de sodium-cobalt d'une épaisseur de 20 nanomètres ont été obtenus grâce à une nouvelle méthode qui combinait une synthèse sol-gel traditionnelle avec une étape de démixtion cinétique induite par un champ électrique. C'est cette deuxième étape qui a conduit à la percée d'une méthode de synthèse ascendante grâce à laquelle des dizaines de milliers de nanofeuillets s'auto-assemblent en une pastille.
Le matériau a des propriétés fascinantes, Robinson a dit, y compris haute puissance thermoélectrique, conductivité électrique élevée, supraconductivité et potentiel en tant que matériau de cathode dans les batteries à ions sodium.
Généralement des matériaux oxydés, comme une tasse à café en céramique, ne sont pas conducteurs d'électricité ; ils sont isolants, dit Robinson. Le matériau étant un oxyde conducteur, il peut être utilisé dans des dispositifs thermoélectriques pour convertir la chaleur perdue en énergie. Maintenant que les chercheurs ont fabriqué des nanofeuillets, ils s'attendent à ce que l'efficacité thermoélectrique du matériau s'améliore, permettant la création de dispositifs thermoélectriques à énergie alternative plus efficaces.
Les nanofeuillets montrent également la capacité de se plier, parfois jusqu'à 180 degrés, ajouta Robinson. Ceci est inhabituel pour la céramique, qui sont normalement cassants.
Le matériel est basé sur le commun, éléments abondants (sodium, cobalt et oxygène), sans éléments toxiques, comme le tellure, qui sont normalement utilisés dans les appareils thermoélectriques.
Les co-auteurs de l'article sont les étudiants diplômés Mahmut Aksit et David Toledo. Le travail a été soutenu par la National Science Foundation et le département américain de l'Énergie, via le Centre des matériaux énergétiques de Cornell (EMC2).
