Posté par Redbran le Vendredi 12/07/2019 à 14:00
Rien de mieux que les neutrons pour sonder la matière ultra-confinée !

(c) CEA
Selon une collaboration impliquant des chercheurs de l'Iramis, la diffusion de neutrons couplée à la microscopie électronique apporte des informations uniques sur les propriétés de la matière confinée à l'échelle nanométrique. Des membranes séparatrices des piles aux capteurs biologiques, les applications ne manquent pas !

Plusieurs procédés, dont l'anodisation, permettent de percer des pores de section nanométrique dans des membranes destinées à la mesure (capteurs), à la filtration, au nanomoulage ou encore à la microfluidique. Cependant, le comportement de la matière confinée dans de tels pores reste mal connu et doit être étudié sur des systèmes modèles tels que des membranes en oxyde d'aluminium.

C'est ce qu'a entrepris une équipe de l'Université Pierre-et-Marie-Curie et du laboratoire Léon-Brillouin (Iramis) avec une membrane dite duplex, dont la section des pores peut être ajustée, au contact d'un électrolyte modèle utilisé dans les piles à combustible, le polystyrène sulfonate de sodium (NaPSS).

L'adsorption de l'électrolyte est observée in situ dans la membrane poreuse, en combinant la réflectivité de neutrons et la microscopie électronique: les neutrons permettent de remonter au profil de composition chimique le long du nanopore, perpendiculairement à la membrane, tandis que la microscopie électronique apporte des informations structurales.

De manière étonnante, les chercheurs observent que la teneur en électrolyte dans les nanopores est supérieure à celle dans la solution, et se trouve maximale à l'endroit où le diamètre des pores est le plus faible.

La réflectivité des neutrons se révèle ainsi un outil précieux pour comprendre quantitativement des effets de confinement pouvant influencer notamment l'adsorption de macromolécules. Une clé essentielle pour le stockage électrochimique de l'énergie, et de nombreuses applications en chimie, pharmacologie ou biologie.

Références

Neutron reflectivity for soft matter, EPJ Web Conf.

Duplex nanoporous alumina and polyelectrolyte adsorption: more insights from a combined neutron reflectivity and electron microscopy study, Nanoscale
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