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En direct des laboratoires de l'institut de Chimie

 

Comment faire réagir des composés inertes ?

Dans le cadre d’une collaboration internationale impliquant l’Unité matériaux et transformations (CNRS / Université Lille 1), les chercheurs sont parvenus à faire réagir des composés inertes en appliquant de très fortes pressions et températures sur une solution solide(*). Dans ces conditions, les composants deviennent instables et peuvent alors réagir pour stabiliser la solution solide avec la composition chimique et la structure souhaitée. On peut ainsi envisager la  synthèse de nouveaux composés présentant des liaisons qui, normalement, ne seraient pas réalisables. Les résultats sont publiés dans Angewandte Chemie.

 

La réactivité entre espèces chimiques est à la base de la préparation de nouveaux matériaux. Que faire lorsque les espèces en présence ne sont pas réactives, ou quand les composants dictant la formation des structures recherchées n’existent pas ?

Prenons l’exemple du magnésium Mg, métal le plus léger fréquemment utilisé dans les alliages métalliques. La combinaison du Mg avec d’autres métaux lourds leur confère de nouvelles propriétés biomécaniques, électroniques, et les rends également plus légers. Depuis longtemps, les chercheurs s’intéressent aux alliages à base de nitrures de type « rocksalt » MgxFe1-xN. Cette structure joue un rôle important en chimie des cristaux car elle est iso-structurale du matériau MgxFe1-xO qui est fortement présent dans le manteau inférieur de la Terre (20% en volume). De plus, ces matériaux pourraient également être utilisés en spintronique où le spin de l'électron est exploité pour le traitement et le stockage des informations. Pour l’instant, ces composés n’avaient jamais été synthétisés car les produits de départ MgN et FeN sont inertes dans les conditions habituelles de synthèse de ce type d’alliages.

En appliquant une pression comprise entre 15 et 23 Gpa sur une solution solide de MgN et FeN et en la chauffant jusqu’à 2500 K, les chercheurs sont parvenus à rendre ces composés réactifs pour former, pour la première fois, un alliage de formule Mg0.4Fe0.6N qui n’aurait pu être obtenu sans cette combinaison pression / température. Cette méthode de synthèse devrait pouvoir maintenant être étendue à une large gamme de composés réputés pour ne pas être réactifs.

 

(*) Mélange de corps purs formant un solide homogène.

 

Référence

G. Serghiou, G. Ji, N. Odling, H. J. Reichmann, J-P. Morniroli, R. Boehler, D. J. Frost, J. P. Wright & B. Wunder

Creating Reactivity with Unstable Endmembers using Pressure and Temperature: Synthesis of Bulk Cubic Mg0.4Fe0.6N

Angewandte Chemie Internation Edition 28 octobre 2015
DOI: 10.1002/anie.201506257

 

Contact chercheur

Gang Ji, Unité matériaux et transformations – Lille

Courriel : gang.ji@univ-lille1.fr

T 03 20 43 62 24

 

Contacts institut

Christophe Cartier dit Moulin, Jonathan Rangapanaiken

 

2 février 2016

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