La silice (SiO₂) est la matière première essentielle à la fabrication du verre. Il est également utilisé pour produire des céramiques et entre dans la composition du béton et du ciment. Matériau isolant, on le retrouve désormais dans les transistors, les puces ou les capteurs, les cosmétiques ou les systèmes d’administration de médicaments. Fréquemment en contact avec l’eau, la présence d’humidité en surface peut modifier sa structure locale et influencer ses propriétés, voire altérer ses performances.
Pour progresser dans la compréhension des interactions eau/surface oxyde, des scientifiques du Laboratoire d’analyse, modélisation et matériaux pour la biologie et l’environnement (CNRS/Université d’Evry Paris-Saclay) ont mené une étude combinant spectroscopie expérimentale et modélisation. théorique. Ils révèlent une chimie complexe jusqu’à présent ignorée faute d’expériences spectroscopiques sur des interfaces aqueuses capables de sonder directement les propriétés de surface des oxydes.
Pour cela, ils ont développé une expérience optique non linéaire spécifique de type SFG (Sum Frequency Generation).
. Ils ont ainsi réussi à sonder pour la première fois directement le surface oxyde en contact avec de l’eau liquide alors que les expériences habituelles sondent l’eau en contact avec la surface. Les scientifiques ont ensuite couplé ces mesures avec des simulations ab initio de dynamique moléculaire DFT-MD qui prennent en compte l’état global de la surface, à savoir la présence d’entités Si-OH et de liaisons Si-O (covalentes) fortes. -Si. Ils accèdent ainsi à la réactivité chimique des liaisons Si-O-Si de surface en fonction du pH.
Enfin, en utilisant une nouvelle méthode appelée « pop-model », ils ont reproduit informatiquement les résultats de la spectroscopie optique non linéaire SFG dans une plage de pH allant de 2 à 12. Ces résultats leur ont permis de corréler la réactivité chimique des liaisons Si-O-Si de surface avec le l’acidité du milieu, mais aussi d’identifier quelques critères pour rationaliser cette réactivité, notamment la géométrie locale des sites de surface.
Ouvrage publié dans la revue Chimie naturelle qui ouvrent des perspectives dans la caractérisation fine de la reconstruction chimique et/ou physique des surfaces de nombreux oxydes en contact avec l’eau liquide.
Editeur : CCdM
