2Dfects
Defect engineering in two-dimensional transition metal carbides (MXenes) for enhanced reactivity: a route towards improved functional properties
01 Décembre 2024 – 30 Novembre 2028
Laboratoire coordinateur du projet : Institut Pprime (Institut P’), Poitiers
Coordinateur IMN du projet : Thierry BROUSSE PR UNIV (équipe ST2E)
Partenaires :
Institut Pprime (Institut P’), Poitiers
Institut de Chimie des Milieux et Matériaux de Poitiers (IC2MP)
Personnels IMN impliqués :
Philippe MOREAU (PR UNIV), Olivier CROSNIER (MF UNIV), Camille DOUARD (IE CNRS), Eric GAUTRON (IR CNRS)
Financement total: 590 879€ dont 195899€ pour l’ IMN
Le but du projet 2Dfects est de développer des méthodes d’irradiation (Ir) et d’implantation ioniques (Im) comme nouvelles approches d’ingénierie structurale et chimique pour des feuillets bidimensionnels de carbures de métaux de transition (les MXènes). Nous cherchons à exacerber leur réactivité et modifier en profondeur leurs propriétés. Les MXènes forment une large famille de systèmes 2D dont l’éventail des propriétés physico-chimiques laisse présager un grand nombre d’applications.
En plus de la chimie des feuillets, une voie de modification en profondeur de leurs propriétés consiste à jouer sur leur fonctionnalisation de surface. Notre objectif est donc d’accéder à de nouvelles fonctionnalisations par rapport aux méthodes chimiques classiques ou de doper les feuillets avec des éléments d’intérêt. L’Ir/Im offre des avantages tels que des possibilités de dopage avec un très grand nombre d’éléments et un contrôle fin du taux de dommage/dopage. L’impact sur les propriétés sera étudié en nous focalisant sur les propriétés optiques, électriques et de stockage de charges des MXènes. Combinées, ces propriétés ouvrent la voie vers les électrodes flexibles conductrices ou supercondensateurs transparents qui sont des éléments clés pour les nouveaux dispositifs électroniques.
Afin de rationaliser le rôle des modifications induites sur les propriétés étudiées, un volet important de caractérisations physicochimiques sera mis en oeuvre, jusqu’à l’échelle atomique pour adapter les conditions d’Ir/Im pour des configurations de défauts ciblées. Les mécanismes d’Ir/Im étant complexes, les caractérisations expérimentales s’appuieront sur des simulations ab initio. La définition de protocoles d’Ir/Im optimisés ainsi que la compréhension des modifications physico-chimiques associées dans les feuillets 2D de MXènes permettraient d’ouvrir un champ de recherche nouveau dans la fonctionnalisation des MXènes. Ces résultats favoriseraient le développer de nouvelles propriétés fonctionnelles associées.