Une méthode de calcul pour un nouveau type de carbones 2D

Les zéolithes sont des minéraux poreux qui se trouvent dans la nature, mais qui peuvent aussi être synthétisés artificiellement. En raison de leur stabilité et de leur durabilité, ils sont utilisés dans la purification industrielle de l'eau, la catalyse, l'adsorption et même dans les poudres de coagulation du sang (p. ex. QuickClot utilisé par l'armée américaine).

Une application récente des zéolithes est de les utiliser comme gabarits pour la "croissance" de surfaces de carbone à l'intérieur des pores des zéolithes. Aujourd'hui, le laboratoire de Berend Smit à l'EPFL Sion, en collaboration avec leurs collègues de l'Université de Californie à Berkeley, ont mis au point une méthode de calcul pour faire croître ces surfaces de carbone.

A la surprise des auteurs, une analyse détaillée de ces structures en carbone ressemble à des surfaces négativement incurvées appelées Schwarzites. "Pendant longtemps, les Schwarzites n'ont été qu'un concept mathématique d'une nouvelle forme de carbone bidimensionnel ", explique Berend Smit. "Comme le graphène, ils ont potentiellement de nombreuses propriétés uniques et des applications intéressantes." Les propriétés électroniques, magnétiques et optiques uniques des Schwarzites les rendent idéales pour les supercondensateurs, les électrodes de batterie, la catalyse, le stockage de gaz et les séparations chimiques.

"Notre travail nous a permis de générer une bibliothèque de Schwarzites qui peut être obtenue à partir de toutes les structures zéolitiques connues ", dit Smit. "Nous pouvons maintenant suggérer aux groupes expérimentaux quelle zéolithe utiliser comme modèle pour la fabrication d'un nouveau carbone bidimensionnel, décrit par un Schwarzite particulier."

Le travail s'est avéré si prometteur que l'EPFL et Berkeley ont déposé une demande de brevet conjoint sur la méthode de calcul.

Autres contributeurs

• Université de ShanghaiTech
• Technische Universität Dresde (Université technique de Dresde)
• Università degli Studi di Milano
• Université technique d'État de Samara