Dans ses recherches sur l'ingénierie des tissus osseux, la Dre Marta Cerruti a travaillé pendant des années avec le graphène, une seule feuille d'atomes de carbone aux propriétés incroyables :la conductivité électrique et la capacité de supporter un poids énorme. Maintenant, sa quête pour améliorer ses qualités a ouvert la porte à une solution possible à l'un des défis de la production d'hydrogène à partir de l'eau de mer.

Cerruti, professeur de génie des matériaux à l'Université McGill, a expliqué que même si le graphène est structurellement sain, "une feuille d'atomes n'est pas quelque chose avec laquelle on peut facilement travailler". En fait, empiler les feuilles donne essentiellement de la mine de crayon.

À la recherche d'un moyen de créer une structure facile à manipuler, le doctorat de Cerruti. L'étudiant Yiwen Chen a combiné du graphène avec de l'oxygène dans une suspension avec de l'eau pour créer de l'oxyde de graphène réduit (GO), un échafaudage poreux, tridimensionnel et électriquement conducteur. Cerruti a suggéré une autre modification, avec des flocons de GO empilés sur les parois des pores, "ce qui nous a permis d'exploiter une autre propriété intéressante du GO :il crée une membrane qui laisse passer l'eau mais pas d'autres molécules."

Lorsqu'elle a sollicité son équipe pour obtenir des suggestions sur la meilleure façon de tester le nouvel échafaudage, Gabriele Capilli, une chercheuse postdoctorale dans son laboratoire, a suggéré l'électrolyse de l'eau de mer, un processus similaire à d'autres sur lesquels il a travaillé pendant son doctorat. Il s'avère que le nouvel "échafaudage sélectif" GO a le potentiel d'améliorer le processus de production d'hydrogène à partir de l'océan. Les découvertes de l'équipe ont été publiées récemment dans la revue ACS Nano .

Dans l'électrolyse conventionnelle, les ions chlorure de l'eau de mer pénètrent dans l'électrode et interagissent avec le catalyseur, créant des ions hypochlorite, un sous-produit indésirable qui empoisonne le catalyseur, a expliqué Cerruti. En utilisant l'imagerie par contraste de phase aux rayons X à la Source lumineuse canadienne de l'Université de la Saskatchewan, Chen a confirmé que l'échafaudage GO avait la bonne structure, avec des pores GO fermés renfermant des nanoparticules d'oxyde de cobalt comme catalyseur. "Nous avons vu ce que nous voulions voir." Des tests électrochimiques effectués dans le laboratoire du collaborateur Thomas Szkopek (génie électrique, McGill) ont confirmé que l'échafaudage fonctionnait comme prévu pour bloquer les ions indésirables.

"Les gens ont essayé diverses choses pour empêcher le chlorure d'entrer, mais personne n'a pensé à l'idée qu'en utilisant GO, l'électrode elle-même, toute son architecture, pourrait empêcher l'oxydation du chlorure qui produit des hypochlorites."

Le prochain défi, a-t-elle dit, sera de passer à l'échelle pour produire en masse la membrane GO. Mais quand cela est résolu, "il y a beaucoup de possibilités. Cela pourrait être utilisé pour d'autres réactions où vous ne voulez pas d'interférence de certaines molécules. Tout dépendra de votre imagination." + Explorer plus loin

Une nouvelle approche prometteuse pour reconstruire le tissu osseux