Caractérisation macroscopique du volume et microscopie des échantillons avant et après gonflement. Les microcristaux parents H0.8[Ti1.2Fe0.8]O4 H2O présentent des plaquettes avec des tailles latérales d'environ 15 micromètres × 35 micromètres et une épaisseur d'environ 2-3 micromètres. L'espacement intercouche est de 0,89 nm; Donc, les plaquettes sont composées d'environ 3000 couches régulièrement empilées. Avec addition de solutions d'amines, les échantillons « ballonnés » spontanément, et le volume macroscopique des cristaux gonflés change avec diverses solutions de DMAE, qui montre l'augmentation de volume maximale à DMAE/H+ =0,5. Les caractérisations en microscopie optique révèlent des structures lamellaires étendues. La longueur gonflée la plus longue est d'environ 200-250 micromètres en DMAE/H+ =0,5. A des concentrations élevées, le gonflement est quelque peu supprimé, avec une longueur gonflée de ~ 100 micromètres à DMAE/H+ =10.
La première observation d'un gonflement et d'un retrait massifs de matériaux stratifiés inorganiques comme une cellule biologique donne un aperçu de la production de cristaux bidimensionnels.
Les cristaux bidimensionnels (2D) ont des propriétés uniques qui peuvent être utiles pour une gamme d'applications. Par conséquent, il existe un grand intérêt pour le mécanisme de production de cristaux 2D en exfoliant des matériaux avec des structures en couches. Aujourd'hui, des chercheurs japonais ont signalé un phénomène inhabituel selon lequel les matériaux en couches subissent un gonflement drastique sans se briser en couches cristallines 2D séparées. « Les résultats démontrent des implications importantes et un aperçu chimique du processus d'exfoliation, ", disent les chercheurs.
Certains ions ou solvants peuvent s'infiltrer dans les matériaux à structures en couches. Cette « intercalation » provoque parfois un gonflement excessif et finalement une exfoliation en couches séparées. Le processus d'exfoliation a été étudié dans un certain nombre de matériaux dont le graphite, oxydes, et les hydroxydes entre autres. Dans tous ces matériaux, l'exfoliation en couches séparées se produit après un gonflement de moins de quelques nanomètres, ce qui pose des difficultés d'analyse du stade de gonflement, et donc le mécanisme d'exfoliation dans son ensemble.
Maintenant, Takayoshi Sasaki et ses collègues du Centre international de nanoarchitectonique des matériaux de l'Institut national des sciences des matériaux et de l'Institut de technologie de Fukuoka au Japon ont réalisé un gonflement jusqu'à 100 fois des oxydes protoniques en couches, autrement connu sous le nom d'acides solides, sans gommage, par exposition à une solution aqueuse d'amine. L'ajout de HCl les a réduits à leur taille d'origine. Notamment, n le processus plus de 3000 feuilles atomiques, qui comprennent le cristal de départ, se séparer et se réassembler instantanément comme des cartes de poker mélangées
Contrairement à l'enflure ou à l'exfoliation précédemment signalées, qui gonflent beaucoup moins avant gommage, les structures gonflées produites par l'exposition à la solution d'aminé sont restées stables même lorsqu'elles ont été secouées. Les chercheurs expliquent la stabilité à l'aide de calculs de dynamique moléculaire. "Contrairement à l'H2O aléatoire dans les phases gonflées précédemment signalées qui pourraient être facilement exfoliées, la structuration à longue distance des molécules d'H2O dans la structure hautement gonflée a été confirmée à l'aide de calculs de premier principe. » Les observations fournissent également des informations importantes sur la physique de ces systèmes.
