Quand le MoO₃ nanométrique se réinvente : découverte des phases Magnéli 2D
La réduction du trioxyde de molybdène (MoO₃) modifie profondément ses propriétés structurales et électroniques, ce qui en fait un matériau d’intérêt pour de nombreuses applications technologiques, allant de la (photo-)catalyse à l’optoélectronique, ou aux dispositifs électrochromiques, entre autres. Bien que les phases de Magnéli sous-stœchiométriques soient bien connues dans le MoO₃ massif, les caractéristiques de réduction et les mécanismes associés au déficit en oxygène à l’échelle nanométrique restent encore mal compris.
En collaboration avec l’Université de Graz, en Autriche (STM, LEED, XPS), des chercheurs de l’INSP (modélisation DFT) ont analysé les phases qui apparaissent lors de la réduction de films ultra-minces de MoO₃ déposés sur du palladium. Ils ont découvert que les motifs observés correspondent à des assemblages ordonnés d’un type particulier de lacune d’oxygène de surface, qui se forme lorsque les octaèdres de MoO₃ deviennent liés par les arêtes et non par leurs sommets. Les lignes de cisaillement sous-stœchiométriques résultantes représentent des analogues bidimensionnels des plans de cisaillement cristallographiques de Magnéli du matériau massif. Leur caractère nanométrique unique est confirmé par l’instabilité de ces phases à la surface de MoO₃ massif.
Leur première observation dans des nanocouches de MoO₃ réduites indique que des phases bidimensionnelles de type Magnéli similaires pourraient également apparaître dans d’autres nanostructures d’oxydes réductibles, où une flexibilité structurale accrue permet la formation de phases autrement inaccessibles.
Légende : Partie haute: Image STM montrant des motifs de défauts en surface de diverses périodicités (gauche) et un modèle de phase de Magnéli 2D superposé qui illustre l’arrangement ordonné d’un type particulier de lacune d’oxygène (droite). Partie basse: représentation schématique de la transformation structurale qui fait passer les octaèdres de MoO₃ d’une connexion par coin à une par arrête, créant ainsi des lignes de cisaillement sous-stœchiométriques.
Référence
Two-Dimensional Defective MoO3−x Layers: Formation of a Magnéli-Type Nanophase
Jacek Goniakowski, Claudine Noguera, Falko P. Netzer, and Svetlozar Surnev
ACS Nano 2025, 19, 33913−33925
