Schéma de principe de l’insertion topochimique du cuivre dans un composé possédant des dimères de chalcogène pour produire des feuillets étendus CuQ. © Laurent Cario

Une ouverture pour synthétiser de nouveaux composés lamellaires

Résultats scientifiques Matériaux

Avec leurs propriétés très variées, comme la supraconductivité, les matériaux lamellaires intriguent la science. Face à des procédés de fabrication lourds et énergivores, des chercheurs de l’Institut des matériaux Jean Rouxel (IMN, CNRS/Université de Nantes) proposent des alternatives à basse température. Ils ont ainsi fait réagir du cuivre avec des dimères de soufre pour former des feuillets à base de cuivre. Ces travaux, publiés dans Angewandte Chemie, ouvrent la voie à la synthèse de nombreux composés lamellaires aux propriétés électroniques remarquables, comme des matériaux à la fois conducteurs et transparents.

Depuis la découverte de supraconductivité haute température dans certains composés lamellaires de métaux de transition, ces composés sont intensément étudiés pour leurs propriétés électriques et magnétiques non conventionnelles. Certains matériaux combinent par exemple conductivité et transparence, et sont très prisés pour la fabrication d’écrans tactiles. Leur synthèse nécessite cependant des réactions à très hautes températures et avec de nombreux précurseurs (cuivre, soufre, baryum, fluor, etc.), ce qui pousse au développement d’alternatives.

Des chercheurs de l’Institut des matériaux Jean Rouxel (IMN, CNRS/Université de Nantes) ont ainsi obtenu des feuillets chalcogénures contenant du cuivre à basse température. Ils ont inséré du cuivre dans des feuillets composés de paires d’atomes de soufre, sans passer par des réactions chimiques classiques. Ce procédé, dit d’intercalation topotactique, est réversible et suggère que de nombreux métaux de transition (famille du cuivre, de l’or, de l’argent, du titane, etc.) peuvent former des composés lamellaires grâce à des chalcogènes (famille du soufre, de l’oxygène, du sélénium, etc.). Avec ces précurseurs abondants, cette stratégie de synthèse originale devrait faire naître de nouveaux chalcogénures lamellaires de métaux de transition, dont certains pourraient disposer de propriétés électroniques remarquables comme de la supraconductivité.

Référence

Dr. Shunsuke Sasaki, Dr. Dalel Driss, Elodie Grange, Dr. Jean‐Yves Mevellec, Dr. Maria Teresa Caldes, Dr. Catherine Guillot‐Deudon, Dr. Sylvian Cadars, Dr. Benoît Corraze, Dr. Etienne Janod, Dr. Stéphane Jobic, Dr. Laurent Cario
A Topochemical Approach to Synthesize Layered Materials Based on the Redox Reactivity of Anionic Chalcogen Dimers
Angewandte Chemie International EditionSeptembre 2018
DOI:10.1002/anie.201807927

Contact

Stéphanie Younès
Responsable Communication - Institut de chimie du CNRS
Christophe Cartier dit Moulin
Chercheur à l'Institut parisien de chimie moléculaire & Chargé de mission pour la communication scientifique de l'INC
Sophie Félix
Chargée de communication