Les premières expériences en chimie des solides remontent à des temps immémoriaux ! Les humains fabriquaient déjà de l’hématite dans des feux avant même l’apparition de l’écriture. Les époques anciennes (âge du bronze, âge du fer) comme les époques modernes (âge du silicium) se caractérisent par des avancées dans le domaine de la chimie des matériaux (ou son équivalent contemporain).
Bien que la chimie des solides soit sans doute la plus ancienne des chimies, les méthodes de synthèse utilisées sont plutôt préhistoriques. Le paradigme central consistant à « rassembler les éléments souhaités et à les chauffer » n’a pas beaucoup changé au cours des derniers millénaires. Ces méthodes fonctionnent très bien si vous cherchez à obtenir la combinaison la plus stable de vos éléments, c’est-à-dire l’état thermodynamique fondamental. La plupart de ces états stables ont été répertoriés dans des diagrammes de phase, bien qu’il existe encore plusieurs phases stables prédites qui n’ont pas encore été réalisées.
Au sein de notre groupe, nous essayons de nous éloigner des diagrammes de phase traditionnels en utilisant diverses méthodes. L’une d’entre elles consiste à ajouter de nouvelles dimensions au diagramme : nous avons choisi de le faire en ajoutant un potentiel externe. Notre four électrique peut être utilisé pour influencer les conditions redox in situ afin d’ouvrir de nouvelles voies vers des matériaux fonctionnels. Nous nous intéressons également à l’utilisation des champs créés pour cibler des matériaux polaires qui ne peuvent être stabilisés par d’autres moyens. Nous expérimentons également la modification du milieu réactionnel et l’ajustement des facteurs cinétiques afin de déterminer l’effet d’une synthèse « incorrecte » sur les propriétés des matériaux.
Nous aimons les matériaux à anions mixtes : nous avons actuellement des projets en cours sur les oxynitrures, les oxysulfures et les oxyfluorures. Le contrôle précis des anions au sein d’une structure peut s’avérer délicat ! S’ils occupent le même site au sein d’une structure, il peut souvent y avoir des concentrations variables. Ces variations modifient les propriétés électroniques et sont souvent compensées par un changement de l’état d’oxydation des métaux de transition dans la structure. Ces variations entraînent naturellement des propriétés radicalement différentes qui ne sont pas encore entièrement comprises. Nous sommes ravis de nous attaquer à des problèmes tels que ceux-ci dans notre laboratoire de l’Université de Sherbrooke. Envoyez-nous un courriel (allison.wustrow@usherbrooke.ca) pour en savoir plus sur nos derniers travaux.