Les perovskites hybrides, de nouveaux verres aux propriétés uniques

Les pérovskites hybrides sont très étudiées à l'état solide cristallin en raison de leurs propriétés remarquables pour le transport d'ions, la photoconductivité, la ferroélectricité ou la multiferroïcité... Ce sont des cristaux hybrides organiques–inorganiques qui ressemblent aux « Metal-organic frameworks » (MOF’s), matériaux poreux, découverts plus récemment, et utilisés par l’industrie dans des procédés de séparation, stockage et transformation chimique de molécules. Les MOF’s sont stables sous forme liquide à haute température, point de passage obligatoire pour leur transformation en verre par refroidissement rapide ou trempe afin de les intégrer dans des composants électroniques. Sous forme vitreuse, ils conservent ainsi le réseau tridimensionnel de liaisons organiques–inorganiques de la phase cristalline d’origine, et donc les propriétés qui font leur intérêt ! Ce qui n’était jusqu’à maintenant pas le cas des pérovskites hybrides dont les propriétés étaient uniquement observables dans leur état cristallin.

Grâce aux recherches d’un large consortium* regroupant des équipes d’expérimentateurs et théoriciens, les scientifiques de l’Institut de recherche de chimie Paris (CNRS/Chimie ParisTech, PSL University) ont montré que plusieurs matériaux** de la famille des perovskites hybrides pouvaient, dans des conditions particulières, subir une fusion contrôlée pour produire un liquide sans décomposition thermique de leurs composants organiques. De plus, comme pour les matériaux MOF’s, la trempe des liquides de ces perovskites hybrides permet d’obtenir des verres qui conservent en grande partie la connectivité inorganique-organique, et donc leurs propriétés physiques : très faible conductivité thermique, conductivité électrique, propriétés thermo-mécaniques proches de celles des polymères…  Une nouvelle voie d’accès par phase liquide à des verres hybrides fonctionnels que l’on pourrait potentiellement étendre à d’autres familles de matériaux.

* Une collaboration internationale impliquant de nombreux organismes : University of Cambridge (UK), University of Liverpool (UK), Indian Association for the Cultivation of Science, Diamond Light Source Ltd (UK), Faculty of Science and Advanced Scientific Research Center (Spain), Rutherford Appleton Laboratory (UK), Stephenson Institute for Renewable Energy (UK).

Rédacteur : CCdM