La radiolyse a gagné en popularité en tant qu’approche alternative pour la fabrication de nanoparticules. Cet article traite des principes fondamentaux de la radiolyse, la compare aux techniques existantes et explore ses mérites et son évolutivité.
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Qu’est-ce que la radiolyse ?
La radiolyse est une technique qui utilise des rayonnements ionisants, tels que des rayons gamma ou des faisceaux d’électrons, pour convertir une solution précurseur en radicaux et en ions, qui peuvent ensuite réagir pour générer des nanoparticules.
Le rayonnement initie une séquence de processus chimiques qui aboutissent à la production de nanoparticules. La radiolyse peut être utilisée pour créer une variété de nanoparticules, telles que des nanoparticules de métal, d’oxyde métallique et de semi-conducteur. En modifiant le dosage du rayonnement, la concentration du précurseur et la durée de la réaction, il est possible de manipuler la taille et la structure des nanoparticules.
La chimie de la radiolyse implique la production d’espèces chimiques réactives par dissociation de molécules via des rayonnements ionisants. La radiolyse peut être utilisée pour créer une grande variété d’espèces monométalliques et multimétalliques à partir de métaux nobles, ainsi que de métaux de transition.
Comparaison de la radiolyse avec les méthodes traditionnelles
La radiolyse offre certains avantages par rapport aux techniques conventionnelles de synthèse de nanoparticules. C’est un processus qui peut créer des nanoparticules rapidement et efficacement. Il n’y a pas besoin d’agents réducteurs ou de températures élevées, ce qui réduit les coûts et simplifie le processus. La capacité à générer des nanoparticules avec une distribution de taille restreinte et une excellente pureté est un avantage majeur de la radiolyse.
Pourtant, il existe aussi certaines limites à la radiolyse. Une contrainte est la nécessité d’équipements fonctionnels spécialisés, tels qu’une source de rayons gamma ou un accélérateur de faisceaux d’électrons. De plus, la dose de rayonnement doit être régulée avec précision pour éviter une surréduction ou une sous-réduction de la solution précurseur.
Avantages de la radiolyse
La radiolyse offre divers avantages par rapport aux méthodes conventionnelles de synthèse de nanoparticules. Il peut créer des nanoparticules avec une distribution de taille limitée et une excellente pureté, qui sont toutes deux cruciales pour une variété d’applications.
Deuxièmement, il peut fabriquer des nanoparticules de divers matériaux, tels que des métaux, des semi-conducteurs et des oxydes métalliques, élargissant ainsi le spectre des technologies pouvant bénéficier de cette technique. La radiolyse peut être utilisée pour produire des nanoparticules présentant des caractéristiques inhabituelles, telles que des formes non sphériques ou des rapports d’aspect élevés qui ne peuvent pas être obtenus par des techniques conventionnelles. La radiolyse est une technique évolutive qui peut être appliquée à la fabrication de masse.
La radiolyse offre une occasion unique d’étudier de nouveaux matériaux jusqu’alors non identifiés. Ces substances uniques peuvent être qualifiées de “cinétiquement entraînées”, ce qui signifie que les alliages ou les structures cristallines développés ne sont pas énergétiquement favorables et ne sont donc pas produits par les méthodes de synthèse à faible énergie existantes.
Le contrôle du dosage et du taux de traitement dans la radiolyse permet une manipulation exacte des dimensions, de la morphologie et de la structure cristalline de la particule produite.
Pourquoi la radiolyse ou la production de nanoparticules ?
Pour appréhender et développer les conditions optimales de réaction des nanoparticules, la recherche des voies de production des nanoparticules lors de la radiolyse est cruciale. La radiolyse pulsée est une technique particulièrement précieuse pour expliquer les processus de réactions se produisant sur des échelles de temps extrêmement brèves.
L’étude intensive et approfondie de la production de nano-alliages par radiolyse est motivée par le nombre croissant de technologies actuelles (et futures) qui exploitent les caractéristiques distinctives des nanoparticules. La mise en œuvre de la radiolyse pour la fabrication de nanoparticules est bénéfique pour des applications telles que la catalyse, la génération de gaz hydrogène, la gestion des déchets et la création de matériaux de superalliage.
Quelle est la faisabilité de l’utilisation de la radiolyse à grande échelle ?
La radiolyse est une technologie viable pour produire en masse des nanoparticules. La technique peut être facilement mise à l’échelle en utilisant des sources de rayonnement plus grandes et des solutions précurseurs plus grandes. Cependant, il y a des problèmes importants qui doivent être pris en compte lors de la mise à l’échelle de la procédure.
Un problème est la nécessité d’un équipement et de connaissances spécifiques pour gérer correctement les sources de rayonnement. Les dommages causés par les radiations à la solution précurseur, qui peuvent influencer la qualité et la production des nanoparticules, constituent une autre difficulté. Cette difficulté peut être résolue en optimisant le dosage des radiations et en utilisant des matériaux résistants aux radiations.
Dernières recherches
Le dernier article paru dans Rapports scientifiques décrit pour la première fois la perspective d’utiliser la radiolyse pour construire des nano-fluides à conductivité thermique accrue, stables et efficaces. La validation a été validée sur les nano-fluides Ag-H2O et Ag-C2H6O2 produits par g-radiolyse dans la gamme de dosage faible de 0,95*103–2.45*103 Gris.
En Ag-C stable2H6O2 nano-fluides, une augmentation de la conductivité thermique effective jusqu’à 23,57% par rapport au C pur2H6O2 a été trouvé. La radiolyse présente les avantages de la simplicité, de la mise à l’échelle, de la fabrication de masse, de la réduction de la consommation d’énergie et de l’absence de vide par rapport aux autres méthodes de synthèse de nano-fluides.
Perspectives d’avenir
La radiolyse pour synthétiser des nanoparticules a un avenir prometteur alors que les experts continuent d’étudier ses possibilités et d’affiner ses paramètres pour une efficacité et une évolutivité améliorées.
Un domaine d’étude qui gagne du terrain est la radiolyse pour créer des nanostructures complexes avec de nombreux composants. En utilisant la radiolyse, les scientifiques ont créé des nanostructures cœur-coque avec un cœur métallique et une coque semi-conductrice, qui ont des utilisations potentielles dans les cellules solaires et la photocatalyse.
La création de nouvelles sources de rayonnement qui peuvent améliorer l’efficacité et la durabilité de la radiolyse est un autre sujet d’étude. Cependant, l’avenir de la radiolyse pour la production de nanoparticules dépend de sa faisabilité commerciale.
En bref, la radiolyse a le potentiel de transformer la production de nanoparticules et de créer de nouvelles perspectives pour son utilisation dans une variété d’industries.
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Références et lectures complémentaires
Maaza, M. toi au. (2022). Une nouvelle approche pour concevoir des nanofluides efficaces par radiolyse. Rapports scientifiques. 12(1). p. 10767.
Patil, N. toi au. (2021). Vue d’ensemble sur les méthodes de synthèse des nanoparticules. Journal international de la recherche pharmaceutique actuelle, 13(2), p. 11-16.
Grand, J. toi au. (2018). Formation d’alliages de nanoparticules par radiolyse. Le Journal de chimie physique C, 122(24), p. 12573-12588.
Harris, V. toi au. (2022). Synthèse de nanoparticules et de nanostructures et méthodes de croissance contrôlée. Nanomatériaux, 12(18), p. 3226.
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