François-Xavier Coudert de Chimie ParisTech – PSL et Marie-Laure Bocquet avec Félix Mouhat tous deux ENS viennent de publier  “Structure and chemistry of graphene oxide in liquid water from first principles” dans Nature Communications. Une publication qui souligne la qualité des collaborations scientifiques entre les équipes de recherche de l’université PSL.  Plus spécifiquement, il s’agit de la collaboration de l’équipe COCP de l’Institut de Recherche de Chimie Paris et du  laboratoire PASTEUR du département de chimie de l’ENS-PSL. 

La publication financée par le projet européen FETOPEN project NANOPHLOW, étudie la réactivité chimique de l’oxyde de graphène (GO) dans l’eau liquide, avec ou sans espèces chargées (ions) dans le liquide.

Qu’est-ce L’oxyde de graphène? C’est une étoile montante parmi les matériaux à deux dimensions : facile à synthétiser à bas coût, il est proposé pour des applications comme tamis moléculaire pour l’assainissement de l’eau (dessalement et purification) et la production d’énergie durable via les piles à combustible. Néanmoins la nature de son interaction avec l’eau liquide reste une question fondamentale largement incomprise, et sa caractérisation expérimentale à l’échelle atomique est très difficile.

Une modélisation nouvelle. Les chercheurs de l’Université PSL (ENS – PSL & Chimie ParisTech – PSL) ont proposé une modélisation totalement nouvelle de l’oxyde de graphène et de son interaction avec l’eau liquide, à l’aide d’une méthode de dynamique moléculaire avec description quantique des effets électroniques. Ils ont ainsi construit des modèles à l’échelle atomique de l’oxyde de graphène et étudié leur comportement lorsque de l’eau est présente sur la couche d’oxyde de graphène.

Résultats. Les chercheurs ont montré que les groupes fonctionnels oxygénés (hydroxyle et époxydes) sont préférentiellement regroupés en zones “riches en oxygène” et zones “riches en carbone”, et que cette structure a un impact très important sur le comportement de l’eau à proximité, et notamment une dynamique accélérée qui pourrait être utilisée dans les applications. 

Retrouvez la publication en accès libre ici

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