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12/04/16 23:49

Accueil » Actualités »Oxyhydrure de BaTiO3 : publication Franco-Japonaise dans Nature Materials
An oxyhydride of BaTiO3 exhibiting hydride exchange and electronic conductivity /Un oxyhydrure de BaTiO3 présentant des propriétés d’échange d’ions hydrure et deconductivité électroniqueAuthors
Y. Kobayashi, O.J. Hernandez, T. Sakaguchi, T. Yajima, T. Roisnel, Y. Tsujimoto, M. Morita, Y. Noda, Y. Mogami, A. Kitada,
M. Ohkura, S. Hosokawa, Z.Li, K. Hayashi, Y. Kusano, J.E. Kim, N. Tsuji, A. Fujiwara, Y. Matsushita, K. Yoshimura, K.
Takegoshi, M. Inoue, M. Takano, H. Kageyama
Accepté pour publication dans Nature Materials (DOI : 10.1038/NMAT3302).
Retrouvez l'article sur le site de Nature Materials.
Contribution de deux membres de l’UMR CNRS 6226 Sciences Chimiques de Rennes (Olivier Hernandez : Maître de Conférences
de l’Université de Rennes 1 ; Thierry Roisnel : Ingénieur de Recherche au CNRS), en collaboration avec le Pr. HiroshiKageyama (Department of Energy and Hydrocarbon Chemistry, Graduate School of Engineering, Université de Kyoto, Japon)
et ses collègues de différents laboratoires de recherche japonais : Université de Kyoto, Institut Technologique de Tokyo,
Université Kurashiki, Institut National de la Science de Matériaux (‘NIMS’), Institut Japonais de Recherche sur le Rayonnement
Synchrotron (‘SPring-8/JASRI’).

Résumé
Dans les oxydes cristallins, la substitution de l’anion O2- par des anions non-oxydes (F-, S2-, N3-, etc.) est bien connue pourpotentiellement générer de nouvelles fonctionnalités intéressantes. En revanche la substitution chimique de l’oxygène par unanion hydrure H- est beaucoup plus rare et donne lieu à la formation d’un oxyhydrure. Un nombre extrêmement restreintd’oxyhydrures comportant des quantités significatives d’anions H- a été rapporté dans la littérature, essentiellement avecdes éléments chimiques très électropositifs, ou en tant qu’oxydes de cobalt en couche présentant des degrés d’oxydation
exceptionnellement bas. En partant de la perovskite BaTiO3, matériau de l’électronique très connu, abondant et nontoxique, la réduction topochimique par l’hydrure de calcium CaH2 à moyenne température (moins de 600°C) a permisd’isoler dans un premier temps des composés de formule supposée BaTiO3-x. Grâce notamment à la complémentarité de ladiffraction des neutrons et du rayonnement synchrotron sur poudre, la coexistence en occupation statistique sur le même sitecristallographique d’anions hydrure avec l’oxygène a ensuite été découverte, conduisant à la stœchiométrie correcte
BaTiO3-xHx. Les concentrations en ions H- atteignent jusqu’à 20% du site anionique et le degré d’oxydation du titane(Ti3+/4+) n’est pas exotique. BaTiO3-xHx est semiconducteur et relativement stable mais surtout l’espèce hydrure s’avèreéchangeable en quelques heures avec l’hydrogène gazeux dès 400°C. Cette mobilité remarquable des anions hydrures dans ce
solide est inattendue compte tenu à la fois d’une température aussi basse et du nombre négligeable de lacunes, habituels
véhicules de la diffusion ionique. Au-delà d’une concentration seuil en H-, la mise en jeu de mécanismes originaux dediffusion ultra-rapide de l’hydrogène selon des chemins évitant les anions oxydes est donc soupçonnée. Outre cetteimplication dans la compréhension fondamentale des phénomènes de transport d’hydrogène, la préparation - à partir decette perovskite BaTiO3 archétypale - de toute une famille prometteuse de nouveaux oxyhydrures de titanate peutmaintenant s’envisager. On peut espérer que ces futurs composés pourront venir avantageusement s’ajouter aux matériauxélectroniques, magnétiques ou conducteurs protoniques récemment créés grâce à la fabuleuse boîte à outils que constitue lamanipulation cinétiquement contrôlée par chimie douce d’oxydes de métaux de transition.

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12/04/16 23:49© 2012 Nature Publishing Group, a division of Macmillan Publishers Limited. All Rights Reserved. / Authors : Y. Kobayashi,O.J. Hernandez, T. Sakaguchi, T. Yajima, T. Roisnel, Y. Tsujimoto, M. Morita, Y. Noda, Y. Mogami, A. Kitada, M. Ohkura, S.
Hosokawa, Z.Li, K. Hayashi, Y. Kusano, J.E. Kim, N. Tsuji, A. Fujiwara, Y. Matsushita, K. Yoshimura, K. Takegoshi, M. Inoue,
M. Takano, H. Kageyama

BaTiO3 et son oxyhydrure.
a) En tant que perovskite ABO3 typique, BaTiO3 est formée par des octaèdres TiO6 reliés par les sommets entourant descations A (A = Ba, Sr, Ca etc.) en vert. b) L’oxyhydrure BaTiO3-xHx où les anions oxydes en rouge ont été remplacésstatistiquement par des anions hydrures en bleu. c) Le changement de couleur accompagnant la réduction et l’insertion
d’hydrures. Les trois pastilles bleu-noir sont de compositions approximatives (de la gauche vers la droite) BaTiO2,9H0,1,BaTiO2,7H0,3 et BaTiO2,5H0,5.

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