Des chercheurs de la CAS, en coopération avec leurs collègues des Etats-Unis, ont récemment démontré que qu'un nouveau nano-matériau pouvait stocker une très grande quantité d'hydrogène. Leur travail a été publié dans un numéro récent du magazine Physics Review Letter.
Grâce à leurs capacités prometteuses pour le stockage d'hydrogène, les nanomatériaux à base de carbone sont sous les feux de la rampe auprès de la communauté internationale de physique depuis la dernière décennie. Cependant, la mauvaise absorption de molécules d'hydrotène à la surface des matériaux réduit leur utilité pratique à température et pression ambiantes. Pour surmonter cet obstacle technique, les scientifiques ont élaboré beaucoup de méthodes pour modifier ces matériaux à base de carbone, notamment en appliquant sur leur surface un revêtement à base de métaux de transition ou de métaux alcalins, pour doper par substitution la nano-structure avec des éléments légers. Malgré tout, les résultats restent insatisfaisants.
Le Pr. Wang Enge de l'institut de physique de la CAS (Chinese Academy of Science) et son élève de thèse, YANG Shenyuan, ont, en collaboration avec ZHANG Zhenyu et ses collègues, du Oak Ridge National Laboratory, dirigé l'exploration théorique de la possiblité de rendre les nanostructures à base de carbone fonctionnelles, par caractérisation de leurs propriétés de stockage d'hydrogène et ont concentré leurs travaux de recherches sur l'application d'un revêtement de surface à base d'alcalino-terreux légers sur des fullerènes C60.
Ils ont exploré la possibilité théorique de rendre des nanostructures de carbone fonctionnelles pour le stockage d'hydrogène, en se concentrant sur le revêtement de fullerènes C60 avec des métaux alkalino-terreux légers. Leurs premières études théoriques de densité fonctionnelle montrent que Ca et Sr peuvent tous les deux se lier très fortement à la surface C60, et ont une préférence pour le revêtement en monocouche, ce qui permet d'expliquer certaines expériences existantes. La forte liaison est attribuée à un mécanisme de transfert de charge intriguant, impliquant des niveaux d vides de l'élément métallique. La redistribution des charges, ensuite, élève le champ électrique entourant le fullerène portant le traitement de surface, qui peut maintenant fonctionner comme un attracteur idéal de molécules d'hydrogène. Avec une absorption d'hydrogène supérieure à 8,4% en poids sur Ca32C60, Ca est le métal qui fonctionne le mieux parmi tous les éléments suggérés comme constituants du revêtement.
