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La nature des nano-talcs dévoilée en lumière infrarouge

Une équipe du laboratoire Géosciences environnement Toulouse (GET/OMP, UPS / CNRS / IRD / CNES) vient d’établir les bases physiques de la caractérisation des nano-talcs par spectroscopie infrarouge, une technique d’analyse peu coûteuse et largement répandue. Un résultat d’autant plus intéressant que ces nouveaux minéraux devraient ouvrir la voie à des applications inenvisageables avec le talc naturel.

Le talc est utilisé pour une multitude d’applications industrielles, notamment comme charge minérale dans des matériaux composites (polymères, peintures, cosmétiques…). Cela permet en effet de réduire les coûts et d’améliorer, dans de nombreux cas, les propriétés physico-chimiques des matériaux.

Récemment mis au point, les nano-talcs synthétiques répondent plus que jamais à ces problématiques, en fournissant des produits minéralogiquement purs, et de tailles et compositions bien contrôlées. De plus, à l’inverse des talcs naturels, ces nano-talcs présentent un comportement hydrophile qui offre de nouvelles niches d’applications (minéral liquide).

Des chercheurs du GET ont combiné des approches expérimentales et de modélisation pour étudier la signature infrarouge d’une solution solide Mg-Ni de nano-talcs synthétiques.

Spectres infrarouges d’une série Mg-Ni de nano-talcs synthétiques et exemple de modèle structural utilisé pour le calcul ab initio.

La comparaison des spectres infrarouges mesurés à ceux obtenus par calculs ab initio (i.e. calculs basés sur les principes de la physique quantique) a permis aux chercheurs de démontrer le bien-fondé de la quantification de la composition chimique du talc à partir de sa signature infrarouge dans la gamme des vibrations O-H, méthode initialement proposée par Wilkins et Ito en 1967.

En effet, la fréquence de vibration des groupes OH révèle la nature de leurs trois cations voisins. Dans le cas des nano-talcs, cette approche est compliquée par la contribution des groupes OH adsorbés sur les bordures des particules, laquelle devient non négligeable pour les tailles sub-microniques, expliquant par là même le caractère hydrophile global des nano-talcs. Les signatures infrarouges de ces groupes OH adsorbés ont été explorées par les chercheurs à partir de modèles de surface de particule ce qui leur a permis d’améliorer significativement l’interprétation des mesures spectrales.

Source

Blanchard M, Méheut M, Delon L, Poirier M, Micoud P, Le Roux C, Martin F. Infrared spectroscopic study of the synthetic Mg-Ni talc series. Physics and Chemistry of Minerals, https://doi.org/10.1007/s00269-018-0966-x

Contacts

  • Marc Blanchard, GET/OMP,  marc.blanchardSPAMFILTER@get.omp.eu, 05 61 33 25 79
  • François Martin, GET/OMP, francois.martinSPAMFILTER@get.omp.eu, 05 61 33 25 96
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