Que ce soit pour les applications énergétiques ou la gestion des déchets nucléaires, la transformation industrielle de l'aluminium nécessite de comprendre son comportement dans des solutions fortement alcalines. Traitement des boues et précipités (généralement gibbsite, -Al(OH) 3 ) à partir de ces solutions est facilitée par le contrôle de la forme des minuscules particules qui sont produites. Chercheurs du Centre de recherche IDREAM Energy Frontier, financé par le Bureau des sciences du DOE, Sciences fondamentales de l'énergie, développé une voie de synthèse. Les scientifiques ont conçu l'itinéraire sur la base de simples, principes de conception rationnelle. Avec ça, l'équipe a produit des nanoplaques de gibbsite hautement uniformes avec un rendement optimal.

La gibbsite est un important minerai d'aluminium. Le minerai est traité à l'échelle industrielle dans des applications allant du transport à la transmission d'énergie au traitement des déchets hautement radioactifs. Le traitement typique est énergivore. Le travail de l'équipe fournit une méthodologie qui est rentable et plus respectueuse de l'environnement que d'autres approches.

Gibbsite (α-Al(OH) 3 ) est un matériau naturel et industriel important qui est utilisé dans une grande variété d'applications énergétiques, et est une composante importante de certains des déchets nucléaires de haute activité stockés en grande quantité sur le site de Hanford, Washington, ETATS-UNIS., et sur le site de la rivière Savannah, Caroline du Sud, U.S.A. Le traitement à l'échelle industrielle de ces matériaux nécessite une compréhension de leur comportement dans des solutions hautement alcalines (souvent appelées liqueurs Bayer); le traitement des boues et des précipités de ces liqueurs est facilité par le contrôle de la morphologie de la gibbsite nanoparticulaire.

L'équipe IDREAM a développé une voie de synthèse inorganique hydrothermale basée sur des principes de conception rationnelle, et conduit à des nanoplaques hexagonales très uniformes dans une plage de diamètres plan basal de 200 à 400 nm. La spectroscopie d'absorption des rayons X basée sur le synchrotron pour l'aluminium et l'oxygène révèle que la coordination de l'aluminium dans le matériau idéal est une géométrie octaédrique déformée avec des atomes d'oxygène à deux, distances discrètes de l'atome d'aluminium central.