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Dissocier des molécules d’azote avec des atomes de silicium
Des chercheurs de FEMTO-ST viennent de démontrer un nouveau processus à faible empreinte énergétique pour dissocier des molécules d’azote, une étape décisive pour la production décarbonée de molécules à haute valeur ajoutée.
La synthèse industrielle de l’ammoniac à partir des molécules d’azote représente 2% de la consommation mondiale en énergie car cette synthèse requiert des pressions et des températures très élevées (200 fois la pression atmosphérique, 600°C).
Le développement de procédés peu énergivores de dissociation des molécules d’azote est un enjeu majeur de la transition écologique. Pour développer ce type de procédés, il est essentiel de comprendre les mécanismes élémentaires qui provoquent la dissociation de ces molécules d’azote. Dans le cadre du projet OVATION, financé par l’agence nationale de la recherche, ChimieParisTech et FEMTO-ST ont démontré que les atomes de silicium possèdent la capacité à dissocier ces molécules d’azote à température ambiante et sous des pressions très faibles (inférieur à la pression atmosphérique). Ce résultat a été obtenu en utilisant un microscope à effet tunnel (STM, inauguré au campus des portes du Jura à Montbéliard en juin dernier) qui permet d’étudier la modification des propriétés électroniques des atomes de silicium lorsqu’ils sont exposés à des molécules d’azote.
En ajustant les conditions expérimentales, les chercheurs ont démontré que les atomes de silicium pouvaient transférer des électrons aux molécules d’azote et ainsi provoquer leur dissociation. Ce processus est efficace et il nécessite peu d’énergie.
Après avoir réussi à démontrer un nouveau type de dissociation des molécules d’azote, il faut franchir la seconde étape qui consiste à former la molécule d’ammoniac. Ceci nécessite de faire réagir des molécules d’hydrogène dans l’enceinte du microscope STM, un nouveau défi scientifique pour les membres du groupe nanosciences de FEMTO-ST.
Contacts :
Prof. Dr Frank PALMINO
Dr. Fréderic CHERIOUX
Article sélectionné pour faire la couverture de ChemPhysChem : https://chemistry-europe.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/cphc.202300458
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