La recherche sur la synthèse de nouveaux matériaux pourrait conduire à des articles plus durables et respectueux de l'environnement tels que les panneaux solaires et les diodes électroluminescentes (DEL). Des scientifiques du Ames National Laboratory et de l'Iowa State University ont développé une méthode de synthèse colloïdale pour les chalcogénures alcalino-terreux. Cette méthode leur permet de contrôler la taille des nanocristaux dans le matériau. Ils ont également pu étudier la chimie de surface des nanocristaux et évaluer la pureté et les propriétés optiques des matériaux impliqués. Leurs recherches sont discutées dans l'article "Alkaline-Earth Chalcogenide Nanocrystals :Solution-Phase Synthesis, Surface Chemistry, and Stability", publié dans ACS Nano .

Les chalcogénures alcalino-terreux sont un type de semi-conducteur qui intéresse de plus en plus les scientifiques. Ils ont une variété d'applications possibles telles que la bioimagerie, les LED et les capteurs thermiques. Ces composés peuvent également être utilisés pour fabriquer des matériaux optiques tels que les pérovskites, qui convertissent la lumière en énergie.

Selon Javier Vela, scientifique du laboratoire Ames et professeur de chimie John D. Corbett à l'université d'État de l'Iowa, l'une des raisons pour lesquelles ces nouveaux matériaux sont intéressants est qu'ils « sont composés d'éléments abondants dans la terre et biocompatibles, ce qui en fait des alternatives favorables par rapport aux semi-conducteurs toxiques ou coûteux les plus largement utilisés."

Vela a expliqué que les semi-conducteurs les plus largement utilisés contiennent du plomb ou du cadmium, deux éléments nuisibles à la santé humaine et à l'environnement. De plus, la technique la plus populaire utilisée par les scientifiques pour synthétiser ces matériaux implique des réactions à l'état solide. "Ces réactions se produisent souvent à des températures extrêmement élevées (supérieures à 900 °C ou 1 652 °F) et nécessitent des temps de réaction pouvant aller de quelques jours à plusieurs semaines", a-t-il déclaré.

D'autre part, Vela a expliqué que "la chimie en phase solution (colloïdale) peut être réalisée en utilisant des températures beaucoup plus basses (inférieures à 300 ° C ou 572 ° F) et des temps de réaction plus courts". Ainsi, la méthode colloïdale utilisée par l'équipe de Vela nécessite moins d'énergie et de temps pour synthétiser les matériaux.

L'équipe de Vela a découvert que la méthode de synthèse colloïdale leur permettait de contrôler la taille des nanocristaux. La taille des nanocristaux est importante car elle détermine les propriétés optiques de certains matériaux. Vela a expliqué qu'en modifiant la taille des particules, les scientifiques peuvent influencer la capacité des matériaux à absorber la lumière. "Cela signifie que nous pouvons potentiellement synthétiser des matériaux plus adaptés à des applications spécifiques simplement en modifiant la taille des nanocristaux", a-t-il déclaré.

Selon Vela, l'objectif initial de l'équipe était de synthétiser des pérovskites de chalcogénures alcalino-terreux semi-conducteurs, en raison de leur utilisation potentielle dans les dispositifs solaires. Cependant, pour atteindre cet objectif, ils avaient besoin d'une compréhension plus approfondie de la chimie fondamentale des chalcogénures alcalino-terreux. Ils ont plutôt choisi de se concentrer sur ces matériaux binaires.

Vela a déclaré que leurs recherches répondent à un besoin d'améliorer la compréhension des scientifiques des matériaux photovoltaïques, luminescents et thermoélectriques qui sont constitués d'éléments abondants sur terre et non toxiques. Il a déclaré :"Nous espérons que nos développements avec ce projet contribueront finalement à la synthèse de nanomatériaux plus complexes, tels que les pérovskites de chalcogénure alcalino-terreux."

Les auteurs de l'étude comprenaient Alison N. Roth, Yunhua Chen, Marquix A. S. Adamson, Eunbyeol Gi, Molly Wagner, Aaron J. Rossini et Javier Vela. + Explorer plus loin

Les chimistes utilisent des éléments abondants, peu coûteux et non toxiques pour synthétiser les semi-conducteurs