Une équipe de scientifiques dirigée par le laboratoire national d'Oak Ridge du ministère de l'Énergie a mis au point une nouvelle façon de produire des nanofeuillets bidimensionnels en séparant les matériaux en vrac avec de l'azote liquide non toxique. Le processus respectueux de l'environnement génère une augmentation de 20 fois la surface par feuille, ce qui pourrait étendre les applications commerciales des nanomatériaux.

"C'est en fait une procédure très simple, " a déclaré le chimiste de l'ORNL Huiyuan Zhu, qui est co-auteur d'une étude publiée dans Angewandte Chemie Édition Internationale . "Nous avons chauffé le nitrure de bore disponible dans le commerce dans un four à 800 degrés Celsius pour étendre les couches 2D du matériau. Ensuite, nous avons immédiatement plongé le matériau dans de l'azote liquide, qui pénètre à travers les intercalaires, gazéifie en azote, et exfolie, ou sépare, le matériau en couches ultrafines."

Des nanofeuillets de nitrure de bore pourraient être utilisés en séparation et catalyse, comme la transformation du monoxyde de carbone en dioxyde de carbone dans les moteurs à essence. Ils peuvent également agir comme un absorbant pour éponger les déchets dangereux. Zhu a déclaré que le processus d'exfoliation au gaz contrôlé de l'équipe pourrait être utilisé pour synthétiser d'autres nanomatériaux 2D tels que le graphène, qui a des applications potentielles dans les semi-conducteurs, photovoltaïque, électrodes et purification de l'eau.

En raison de la polyvalence et du potentiel commercial des nanomatériaux 2D d'un atome d'épaisseur, les scientifiques cherchent des moyens plus efficaces de produire des feuilles plus grandes. Les procédures d'exfoliation actuelles utilisent des produits chimiques agressifs qui produisent des sous-produits dangereux et réduisent la quantité de surface par nanofeuille, dit Zhu.

« Dans ce cas particulier, la surface des nanofeuillets de nitrure de bore est de 278 mètres carrés par gramme, et le matériau de nitrure de bore disponible dans le commerce a une surface spécifique de seulement 10 mètres carrés par gramme, " a déclaré Zhu. "Avec 20 fois plus de surface, Le nitrure de bore peut être utilisé comme un excellent support pour la catalyse."

D'autres recherches sont prévues pour étendre la surface des nanofeuillets de nitrure de bore et également tester leur faisabilité dans le nettoyage des gaz d'échappement des moteurs et l'amélioration de l'efficacité des piles à combustible à hydrogène.