Les SMO (silices mésoporeuses organisées) ont été découverte dans les années 1990 et ont attiré un très grand intérêt de par leur particularité structurale. Il s'agit en effet d'un nanomatériau présentant un réseau organisé de canaux de taille de pore variable (entre deux et trente nanomètres), ce qui leur confère une surface active particulièrement grande qui peut être fonctionnalisée en surface par des molécules organiques ou organo-métalliques.
Obtention de matériaux mesoporeux
L'obtention de matériaux à la structuration parfaitement contrôlée et d'objets de taille nanométrique peut avoir des applications dans de nombreux domaines (électronique, environnement, biologie, ..., médecine). Dans les années 90, la Mobil Corporation Materials a synthétisé les MCM-41, silices mésoporeuses faisant partie de la famille des tamis moléculaires. Ces silices (de formule SiO 2) possèdent une porosité organisée en réseau hexagonal avec des diamètres de pores de 1,5 à 10 nm (nano-mètre) et de grandes surfaces spécifiques, de l'ordre de 1 000 m2g–1. Dès lors, la communauté des chimistes a particulièrement développé les synthèses de matériaux siliciés de manière à contrôler et diversifier leur structure. Ainsi, les silices de type MCM-48 possèdent un réseau cubique de mésopores , alors que les MCM-50 présentent un réseau lamellaire
La fonctionnalisation des Nanoparticules mésoporeuses de silice (MSN) par des molécules organiques ou organométalliques, des polymères ou des biomolécules, a été étudiée. Les silices mésoporeuses ont trouvé de nombreuses applications dans des domaines très variés tels que la catalyse , la chromatographie , l'adsorption des ions , l'immobilisation d'enzymes , mais aussi la délivrance contrôlée de médicaments. Plus récemment encore, des nanoparticules, c'est-à-dire des particules d'un diamètre de l'ordre de 60 à 300 nm, ont pu être synthétisées . Les nanoparticules mésoporeuses de silice (Mesoporous Silica Nanoparticle) possèdent des propriétés uniques : une grande surface spécifique ou une distribution étroite de taille de pores, par exemple. Elles peuvent également être facilement fonctionnalisées et sont biocompatibles, ce qui en fait des candidates idéales pour des applications biologiques.
Mode de production
La méthode de synthèse classique est un mécanisme d'auto-assemblage coopératif, CTM (cooperative templating mecanism). Cette méthode de synthèse consiste en une polycondensation d'un précurseur inorganique de type SiO42– autour de micelles de tensioactifs. La concentration des tensioactifs est choisie de façon à atteindre une CMC (concentration micellaire critique) pour laquelle les tensioactifs vont s'organiser en un réseau hexagonal de micelles cylindriques autour desquelles va se former le polymère de silice. L'élimination des tensioactifs après formation de la structure de silice permet d'obtenir une silice mésoporeuse. Cette méthode de synthèse permet d'obtenir une silice mésoporeuse dont on peut choisir la taille des pores, taille par ailleurs très régulière à l'intérieur d'une même silice, car la taille des micelles est définie par le choix des tensioactifs. Le choix du tensioactif permet donc de choisir la structure de la silice mésoporeuse. Le tensioactif joue un rôle de moule (template) pour la silice.
Servir de matrice à des nanostructures métalliques
Selon la laboratoire PMC (Physique de la Matière condensée), ces couches, dont l’aspect rappelle celui des couches d’alumine poreuse, ont un intérêt potentiel pour servir de matrices, par exemple pour le dépôt électrochimique de nanostructures métalliques. Le laboratoire a réussi à obtenir des couches dont l’épaisseur peut atteindre quelques microns, et a observé des morphologies très différentes suivant les conditions de préparation. le laboratoire PMC travaille à mieux comprendre les mécanismes physico-chimiques qui gouvernent leur formation pour tenter d’obtenir des structures ordonnées. En effet, en régime anodique extrême (au delà d’un potentiel d’électrode de 10 V), la couche d’oxyde présente à la surface du silicium en régime d’électropolissage (en milieu fluorure) devient poreuse.
L'IPCM (Institut Polytechnique de Physique et Chimie des Matériaux) de Strasbourg cherche également à obtenir des particules métalliques calibrées dispersées au sein de matrices de silice mésoporeuse de type MCM41 ou SBA15. Des précurseurs organométalliques peuvent être utilisés, tels que les clusters métalliques (sources calibrées d’ions métalliques). Par exemple, des clusters bimétalliques de composition Pd2Mo2(h5-C5H5)2(m3-CO)2(m2-CO)4 (PR3)2 (R = ethyl or phenyl) ont été incorporées par imprégnation dans des matrices de silices, ordonnées (SBA-15) ou amorphes [5]. Dans les deux cas, un traitement thermique adapté permet d’obtenir des nanoparticules d’un nouveau phosphure bimétallique. Des nanoparticules de composition PdxMoyP, isostructural de Mo3P, sont formées dans les deux matrices, cependant elles sont distribuées plus uniformément dans le réseau de type SBA-15 et présentent une distribution de taille plus étroite.
Source : www.ipcms.unistra.fr , pmc.polytechnique.fr
