La demande de sources d’énergie renouvelables ne cesse de croître, alimentant le développement de technologies catalytiques. En séparant et en formant des liaisons chimiques, ces technologies peuvent être utilisées pour produire une énergie respectueuse de l’environnement.
Au cours des dernières décennies, les chercheurs ont étudié activement comment les nanoparticules cœur-coquille peuvent améliorer les performances des systèmes catalytiques, qui utilisent principalement des catalyseurs métalliques qui accélèrent les réactions chimiques.
Les chercheurs de Skoltech ont analysé les dernières réalisations en matière de synthèse de particules noyau-coquille, les méthodes de recherche, les techniques d’ajustement de leurs propriétés, et ont également identifié les domaines les plus prometteurs pour les recherches futures. Un grand revoir a été publié dans À l’échelle nanométrique.
Les particules bimétalliques noyau-coquille sont des nanoparticules dont la taille varie de 1 à 100 nanomètres. Leur noyau et leur coque sont constitués de métaux différents. Les nanoparticules, contrairement aux particules ordinaires, possèdent des caractéristiques uniques qui permettent leur utilisation active dans le diagnostic du cancer, la création d’appareils électroniques compacts, la conception de panneaux solaires et dans de nombreux autres domaines.
« Nous avons réalisé une vaste revue dans laquelle nous montrons comment les propriétés des nanoparticules peuvent être affinées expérimentalement. La revue couvre les articles des 3 à 4 dernières années. Les méthodes de synthèse et de recherche sur les nanomatériaux évoluent constamment, de sorte que maintenant presque tous les atomes peuvent être observées au microscope, ainsi que les couches de différents métaux dans ces particules. La recherche a démontré que l’activité catalytique des particules peut être influencée par des changements dans le nombre de couches métalliques », a déclaré Ilya Chepkasov, l’auteur principal de l’étude. étude et chercheur principal au Centre de transition énergétique de Skoltech.
Les auteurs ont identifié plusieurs problèmes auxquels ils invitent instamment à prêter attention dans les études futures. Le problème de la découverte de la composition des surfaces des particules noyau-coquille rend plus difficile la compréhension de la relation entre leur structure et leurs propriétés. Pour améliorer la synthèse des particules bimétalliques noyau-coquille, il est essentiel de connaître la composition de leur surface.
L’équipe a également souligné que l’étude des nanomatériaux nécessite de nouvelles méthodes théoriques pour prédire les propriétés de composés qui n’ont pas encore été étudiés expérimentalement ni même synthétisés.
L’un des moyens les plus efficaces d’y parvenir consiste à utiliser les progrès modernes dans le domaine de l’intelligence artificielle, par exemple des modèles d’apprentissage automatique basés sur des descripteurs et sans descripteurs, pour prédire les propriétés nécessaires. Les réseaux de neurones graphiques peuvent être utilisés pour décoder la structure atomique d’une nanoparticule et déterminer les relations entre sa structure et ses propriétés.
« Notre revue n’est pas seulement une description systématique des études antérieures, c’est une analyse des données obtenues précédemment et une discussion détaillée des domaines prometteurs que nous avons identifiés sur la base de ces données. Il existe de nombreuses directions importantes. L’une d’entre elles est le développement de de nouvelles méthodes prédictives basées sur l’IA. Elles aideront à déterminer rapidement et avec précision les propriétés souhaitées des futures nanoparticules qui pourront être utilisées comme catalyseurs pour divers processus chimiques », a déclaré Alexander Kvashnin, co-auteur de l’étude et professeur à l’Energy Centre de transition à Skoltech.
Plus d’information:
Ilya V. Chepkasov et al, Réglage piloté par la structure des propriétés catalytiques des nanostructures noyau-coquille, À l’échelle nanométrique (2024). DOI : 10.1039/D3NR06194A