Les conteneurs protègent les nanomatériaux d'un revêtement embêtant

Mar 27, 2024

Ci-dessus, des conteneurs qui peuvent empêcher les composés organiques volatils de s’accumuler à la surface des nanomatériaux stockés. (Crédit : Gustavo Raskosky/Rice)

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De nouveaux conteneurs peuvent empêcher les composés organiques volatils (COV) de s'accumuler à la surface des nanomatériaux stockés.

La technologie de stockage portable et peu coûteuse répond à un problème omniprésent dans les laboratoires de nanofabrication et de science des matériaux, apparaît dans la revue Nano Letters.

"Les COV sont présents dans l'air qui nous entoure chaque jour", explique l'auteur correspondant de l'étude, Daniel Preston, professeur adjoint au département de génie mécanique de l'Université Rice. « Ils s’accrochent aux surfaces et forment un revêtement principalement constitué de carbone. Vous ne pouvez pas voir ces couches à l’œil nu, mais elles se forment, souvent en quelques minutes, sur pratiquement n’importe quelle surface exposée à l’air. »

Les COV sont des molécules à base de carbone émises par de nombreux produits courants, notamment les liquides de nettoyage, les peintures et les fournitures de bureau et d'artisanat. Ils s’accumulent à l’intérieur à des concentrations particulièrement élevées, et les fines couches de carbone qu’elles déposent sur les surfaces peuvent entraver les processus industriels de nanofabrication, limiter la précision des kits de tests microfluidiques et créer de la confusion chez les scientifiques qui mènent des recherches fondamentales sur les surfaces.

Pour résoudre le problème, le doctorant et auteur principal de l'étude, Zhen Liu, en collaboration avec Preston et d'autres personnes de son laboratoire, a développé un nouveau type de conteneur de stockage qui maintient les objets propres. Les expériences ont montré que son approche empêchait efficacement la contamination des surfaces pendant au moins six semaines et pouvait même nettoyer les couches déposées de COV sur des surfaces précédemment contaminées.

La technologie repose sur une paroi ultra propre à l’intérieur du conteneur. La surface du mur intérieur est rehaussée de minuscules bosses et creux dont la taille varie de quelques millionièmes à quelques milliardièmes de mètre. Les imperfections microscopiques et nanoscopiques augmentent la surface du mur, rendant ainsi davantage d'atomes métalliques disponibles aux COV présents dans l'air présent à l'intérieur des conteneurs lorsqu'ils sont scellés.

« La texturation permet à la paroi interne du conteneur d'agir comme un matériau « sacrificiel » », explique Liu. "Les COV sont attirés sur la surface de la paroi du conteneur, ce qui permet aux autres objets stockés à l'intérieur de rester propres."

Elle dit que l’idée d’utiliser une grande surface pré-nettoyée pour accumuler les polluants a été proposée il y a 50 ans mais est passée largement inaperçue. Elle et ses collègues ont amélioré cette idée grâce à des méthodes modernes de nettoyage et de nanotexturation des surfaces. Ils ont montré, grâce à une série d’expériences, que leur approche empêchait mieux les COV de recouvrir les surfaces des matériaux stockés que d’autres approches, notamment les boîtes de Pétri scellées et les dessiccateurs sous vide de pointe.

Le groupe de Preston s'est appuyé sur ses expériences pour développer un modèle théorique caractérisant avec précision ce qui se passait à l'intérieur des conteneurs. Preston affirme que le modèle leur permettra d'affiner leurs conceptions et d'optimiser les performances du système à l'avenir.

La recherche a bénéficié du soutien de la Rice's Shared Equipment Authority, de la Rice University Academy of Fellows, du United States Coast Guard Advanced Education Program et du ministère de l'Énergie.

Source : Université Rice

Étude originale DOI : 10.1021/acs.nanolett.3c00626

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