Les scientifiques de l'Universitat Politècnica de València (Université polytechnique de Valence, UPV) et l'Université de Bucarest ont développé un nouveau matériau catalyseur combinant du graphène avec des nanoparticules métalliques orientées pour des réactions organiques dans la fabrication de médicaments et de pesticides. Mis à part le matériau lui-même, la contribution principale réside dans le processus en une seule étape par lequel il est obtenu.

"Rejoindre ces deux composants [le graphène et les nanoparticules métalliques] tout en amenant simultanément les nanoparticules à s'orienter correctement est un grand pas, et a un impact direct sur l'efficacité et la fonctionnalité du matériau résultant en tant que catalyseur. Par rapport aux composés métalliques solubles actuellement utilisés, ce nouveau catalyseur est entre cent mille et un million de fois plus actif", explique Hermenegildo García, chercheur à l'Instituto de Tecnología Química (Institut de technologie chimique), un centre de recherche commun géré par l'UPV et le Consejo Superior de Investigaciones Científicas (Conseil national de la recherche scientifique, CSIC).

Pour comprendre l'importance des propriétés de ce nouveau matériau, Hermenegildo García propose une analogie pour le processus de production en une seule étape qu'ils ont développé :c'est comme « pouvoir en même temps disposer les rues et les bâtiments d'une ville dans le bon agencement. Le nouveau matériau est propice au couplage les réactions qui nous donnent les composés médicamenteux et pesticides, permettant de créer des liaisons facilement et efficacement. » La raison en est l'arrangement optimal des particules de taille nanométrique.

Le processus d'obtention du film de graphène avec des nanoparticules orientées commence par la purification de la matière première :algues et carapaces de crevettes. Les biopolymères naturels sont ensuite imprégnés d'ions métalliques et disposés comme un film sur une surface de quartz, et le système est chauffé à des températures élevées d'environ 1200 degrés. Dans ces conditions, les biopolymères sont transformés en graphène, tandis que les métaux génèrent les nanoparticules qui se déposent sur le film de graphène.

"Poursuivant l'analogie d'avant, le graphène serait les rues, qui sont posés en premier, puis les nanoparticules ou bâtiments métalliques sont disposés au-dessus d'eux dans un processus qui favorise leur orientation optimale. C'est ce qui rend le matériau résultant plus efficace", conclut Garcia.

Les résultats complets sont disponibles dans le récent article de l'équipe internationale publié dans Communication Nature .